JP4326876B2 - Catalyst for producing polycarbonate and method for producing polycarbonate - Google Patents
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Description
本発明は、ポリカーボネートの製造方法に関し、詳しくは電気・電子分野、自動車分野、光学部品分野及び構造材料分野等における樹脂材料として有用な高品質ポリカーボネートを環境に配慮しつつ効率よく製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polycarbonate, and more particularly to a method for efficiently producing a high-quality polycarbonate useful as a resin material in the electric / electronic field, the automobile field, the optical component field, the structural material field, and the like.
ポリカーボネートの製造方法としては、一般にビスフェノールＡ等の芳香族ジヒドロキシ化合物とホスゲンとをアルカリの存在下で反応させる方法（溶液法）が知られている。この方法では猛毒なホスゲンを用いる上に、化学量論量のアルカリ塩が副生することなどの問題がある。
また、ジフェニルカーボネート等の炭酸ジエステルをカルボニル源として使用して加熱溶融して反応させる方法（溶融法）も知られているが、この溶融法では炭酸ジエステルの製造や溶融のために加熱が必要であり、高温に加熱するために得られたポリカーボネートが着色する等の問題がある。
As a method for producing polycarbonate, a method (solution method) is generally known in which an aromatic dihydroxy compound such as bisphenol A and phosgene are reacted in the presence of an alkali. In this method, in addition to using highly toxic phosgene, there is a problem that a stoichiometric amount of alkali salt is by-produced.
Also known is a method (melting method) in which a carbonic acid diester such as diphenyl carbonate is used as a carbonyl source and heated and reacted (melting method), but this melting method requires heating for the production and melting of the carbonic acid diester. There is a problem that the polycarbonate obtained by heating to a high temperature is colored.
新しいポリカーボネートの製造方法として、パラジウム／レドックス剤／ハロゲン化オニウム塩触媒を用いる酸化的カルボニル化反応による方法が提案されているが、反応速度が不十分であり、重合度の低いポリカーボネートしか得られない。（例えば、特許文献１参照）
この問題を解決するために、パラジウム化合物／無機レドックス触媒／有機レドックス触媒／ハロゲン化オニウム化合物／脱水剤の触媒系で酸化的カルボニル化反応を行い、ポリカーボネートオリゴマーを製造し、その後エステル交換反応によりポリカーボネートを得る方法がある。（例えば、特許文献２参照）
しかし、この方法は高い重合度のポリカーボネートが得られるが、２段階の反応工程が必要である。また、パラジウム化合物が溶媒に溶解する（均一触媒）ため、パラジウム（０）のクラスターを形成し、失活する可能性があり、また、触媒の分離が困難であり、金属成分がポリカーボネート中に残留し易い。
In order to solve this problem, a polycarbonate oligomer is produced by performing an oxidative carbonylation reaction in a catalyst system of palladium compound / inorganic redox catalyst / organic redox catalyst / onium halide compound / dehydrating agent, and then transesterified to produce a polycarbonate. There is a way to get it. (For example, see Patent Document 2)
However, although this method can obtain a polycarbonate having a high degree of polymerization, a two-step reaction process is required. In addition, since the palladium compound dissolves in the solvent (homogeneous catalyst), it may form a palladium (0) cluster and deactivate, and it is difficult to separate the catalyst, and the metal component remains in the polycarbonate. Easy to do.
本発明の目的は、ポリカーボネート製造方法における上記のような問題点を解消し、ポリカーボネートとの分離が容易で繰返し使用が可能なポリカーボネート製造用触媒を提供すると共に、該触媒を使用し、有害な塩素ガスやホスゲン、環境に悪影響を与えると考えられるジクロロメタンやクロロホルムのようなハロゲン化有機溶媒を用いずに、高品質のポリカーボネートを効率良く製造することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in a polycarbonate production method, to provide a polycarbonate production catalyst that can be easily separated from polycarbonate and can be used repeatedly, and to use the catalyst to produce harmful chlorine. It is to efficiently produce high-quality polycarbonate without using halogenated organic solvents such as dichloromethane and chloroform, which are considered to adversely affect gas, phosgene, and the environment.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定のポリマーからなる触媒担体とパラジウム化合物およびレドックス触媒能を有する金属化合物との反応により得られる触媒が、ポリカーボネートとの分離が容易で繰返し使用が可能であり、この触媒を用いることにより、環境に配慮しつつ高品質ポリカーボネートを効率よく製造できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a catalyst obtained by reacting a catalyst support made of a specific polymer with a palladium compound and a metal compound having a redox catalytic ability is easily separated from polycarbonate and can be used repeatedly. It has been found that by using this catalyst, high quality polycarbonate can be efficiently produced while considering the environment, and the present invention has been achieved.
即ち本発明は、以下のポリカーボネート製造用触媒及びポリカーボネートの製造方法を提供するものである。
１．（ａ）ポリビニルピロリドンおよびトリフェニルホスフィン結合ポリスチレンから選択される触媒担体と、（ｂ）パラジウム化合物および（ｃ）レドックス触媒能を有する金属化合物であるコバルト化合物との反応生成物を含有することを特徴とするポリカーボネート製造用触媒。
２． 更に、（ｄ）有機レドックス剤を含有する上記１のポリカーボネート製造用触媒。
３． 更に、（ｅ）オニウム塩を含有する上記１又は２のポリカーボネート製造用触媒。
４． 更に、（ｆ）脱水剤を含有する上記１〜３のいずれかのポリカーボネート製造用触媒。
５． 芳香族ジヒドロキシ化合物及び一価フェノールと、一酸化炭素及び酸素とを反応させてポリカーボネートプレポリマーを製造する第一工程と、該ポリカーボネートプレポリマーを固相重合してポリカーボネートを製造する第二工程を含み、前記第一工程において上記１〜４のいずれかのポリカーボネート製造用触媒を用いることを特徴とするポリカーボネートの製造方法。
That is, the present invention provides the following catalyst for producing polycarbonate and a method for producing polycarbonate.
1. (A) containing a reaction product of a catalyst carrier selected from polyvinylpyrrolidone and triphenylphosphine-bonded polystyrene, and (b) a palladium compound and (c) a cobalt compound which is a metal compound having a redox catalytic ability. A catalyst for producing polycarbonate.
2. (D) The catalyst for producing a polycarbonate according to 1 above, further comprising an organic redox agent.
3. (E) The catalyst for producing a polycarbonate according to 1 or 2 above, which contains an onium salt.
4). (F) The catalyst for producing a polycarbonate according to any one of the above 1 to 3, further comprising a dehydrating agent.
5). A first step of producing a polycarbonate prepolymer by reacting an aromatic dihydroxy compound and a monohydric phenol with carbon monoxide and oxygen, and a second step of producing a polycarbonate by solid-phase polymerization of the polycarbonate prepolymer. In the first step, the polycarbonate production catalyst according to any one of the above 1 to 4 is used.
本発明のポリカーボネート製造用触媒は、反応終了後、濾過等により容易に分離することができ、該触媒を分離したポリカーボネート中に残存金属量が殆ど存在しない。
従って、本発明のポリカーボネート製造用触媒は、繰返し使用が可能で、触媒効率が高く、高いターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）でポリカーボネートを製造することができる。
また、本発明のポリカーボネート製造方法では、有害な塩素ガスやホスゲン、環境に悪影響を与えると考えられるジクロロメタンやクロロホルムのようなハロゲン化有機溶媒を用いずに、重合度の高い高品質のポリカーボネートを効率良く製造することができる。
The catalyst for producing a polycarbonate of the present invention can be easily separated by filtration or the like after completion of the reaction, and there is almost no residual metal amount in the polycarbonate from which the catalyst has been separated.
Therefore, the polycarbonate production catalyst of the present invention can be used repeatedly, has high catalyst efficiency, and can produce polycarbonate with a high turnover number (TON).
In addition, the polycarbonate production method of the present invention efficiently produces high-quality polycarbonate with a high degree of polymerization without using harmful chlorine gas, phosgene, and halogenated organic solvents such as dichloromethane and chloroform, which are thought to adversely affect the environment. Can be manufactured well.
先ず、本発明のポリカーボネート製造用触媒は、（ａ）ポリビニルピロリドンおよびトリフェニルホスフィン結合ポリスチレンから選択される触媒担体と、（ｂ）パラジウム化合物および（ｃ）レドックス触媒能を有する金属化合物との反応生成物を含有することを特徴とするポリカーボネート製造用触媒であり、更に必要に応じて（ｄ）有機レドックス剤、（ｅ）オニウム塩および（ｆ）脱水剤を含有するものである。
以下、各触媒成分について説明する。
First, the polycarbonate production catalyst of the present invention comprises (a) a reaction product of a catalyst carrier selected from polyvinylpyrrolidone and triphenylphosphine-bonded polystyrene, and (b) a palladium compound and (c) a metal compound having a redox catalytic ability. A catalyst for producing polycarbonate characterized by containing a product, and further contains (d) an organic redox agent, (e) an onium salt, and (f) a dehydrating agent as required.
Hereinafter, each catalyst component will be described.
（ａ）触媒担体
パラジウム及びレドックス触媒能を有する金属を固定するためのポリビニルピロリドンは、下記の一般式で表されるものである。
(A) Catalyst support Polyvinylpyrrolidone for immobilizing palladium and a metal having redox catalytic ability is represented by the following general formula.
該ポリビニルピロリドンの分子量は、特に制限されないが、通常は１０，０００〜２００，０００程度であり、ポリビニルピロリドンは直鎖型のものでも架橋型のものでも差し支えない。ｎは重合度を示し、分子量が上記範囲となる値である。
また、トリフェニルホスフィン結合ポリスチレンは、下記の一般式で表されるものである。
The molecular weight of the polyvinyl pyrrolidone is not particularly limited, but is usually about 10,000 to 200,000. The polyvinyl pyrrolidone may be either a linear type or a crosslinked type. n represents the degree of polymerization, and the molecular weight is in the above range.
Triphenylphosphine-bonded polystyrene is represented by the following general formula.
上式中、ＰＳはポリスチレンを表す。
このようにトリフェニルホスフィン結合ポリスチレンは、各種ポリスチレンビーズにトリフェニルホスフィンが結合した構造をとっており、市販のものとしては、アルゴノート（Argonaut) 製のものなどどして入手できる。一般にポリスチレンは、ジビルベンゼンとの共重合で架橋されている。
In the above formula, PS represents polystyrene.
Thus, triphenylphosphine-bonded polystyrene has a structure in which triphenylphosphine is bonded to various polystyrene beads, and commercially available products such as those manufactured by Argonaut can be obtained. In general, polystyrene is crosslinked by copolymerization with dibilbenzene.
（ｂ）パラジウム化合物
（ｂ）成分としては、パラジウム原子を含有する化合物であればいかなる化合物であっても良い。このようなパラジウム化合物として具体的には、一般的な塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、塩化カルボニルパラジウム、酢酸パラジウム(II)等の他、ジクロロビス（アセトニトリル）パラジウム（II）、ジクロルビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）等が用いられる。これらのパラジウム化合物は単独で用いても、二種以上を併用しても差し支えない。
(B) Palladium compound The component (b) may be any compound as long as it contains a palladium atom. Specific examples of such palladium compounds include general palladium chloride (II), palladium bromide (II), carbonyl palladium chloride, palladium acetate (II), dichlorobis (acetonitrile) palladium (II), dichlorobis (Benzonitrile) palladium (II) or the like is used. These palladium compounds may be used alone or in combination of two or more.
（ｃ）レドックス触媒能を有する金属化合物
レドックス触媒能を有する金属としては、ランタノイド、周期律表第５〜７族の遷移金属、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅等が挙げられ、中でもコバルトが好ましい。コバルト化合物としては、塩化コバルト(II)、酢酸コバルト(II)等が適している。中でも塩化コバルト(II)が好ましい。使用量はパラジウム１モルに対して０．５〜１００モル程度である。これらのレドックス触媒能を有する金属は単独で用いても二種以上併用しても構わない。
パラジウム及びレドックス触媒能を有する金属の固定化は、例えば適当な溶剤中にポリビニルピロリドンまたはトリフェニルホスフィン結合ポリスチレンを溶解若しくは懸濁してなる液と、パラジウム化合物を溶解する溶液とを、通常室温で混合することにより行うことができる。固定化された構造は未確認であるが、触媒担体としてポリビニルピロリドンを用いた場合には、以下に示すような構造となっていると考えられる。
(C) Metal compound having redox catalytic ability Examples of the metal having redox catalytic ability include lanthanoids, transition metals of Groups 5 to 7 of the periodic table, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, etc. Cobalt is preferred. As the cobalt compound, cobalt (II) chloride, cobalt (II) acetate and the like are suitable. Of these, cobalt (II) chloride is preferred. The amount used is about 0.5 to 100 moles per mole of palladium. These metals having redox catalytic ability may be used alone or in combination of two or more.
For immobilization of palladium and redox-catalyzed metals, for example, a solution obtained by dissolving or suspending polyvinylpyrrolidone or triphenylphosphine-bonded polystyrene in an appropriate solvent and a solution dissolving a palladium compound are usually mixed at room temperature. This can be done. Although the immobilized structure has not been confirmed, it is considered that the structure shown below is obtained when polyvinylpyrrolidone is used as the catalyst carrier.
これらの固定化触媒は単独で用いても、２種以上併用しても差し支えない。また、無機層状化合物に担持した金属化合物や固定化を施していないパラジウム化合物等と併用してもよい。 These immobilized catalysts may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together with the metal compound carry | supported by the inorganic stratiform compound, the palladium compound which has not performed fixation, etc.
（ｄ）有機レドックス剤
必要に応じて添加される有機レドックス剤としては、ハイドロキノン、ベンゾキノン、α−ナフトキノン、アントラキノン、カテコール、2,2'-ビフェノール、4,4'-ビフェノール等が挙げられる。これらのレドックス触媒は単独で用いても２種以上併用しても差し支えない。使用量はパラジウム１モルに対して０．５〜１００モル程度である。
(D) Organic redox agent Examples of the organic redox agent added as necessary include hydroquinone, benzoquinone, α-naphthoquinone, anthraquinone, catechol, 2,2′-biphenol, 4,4′-biphenol, and the like. These redox catalysts may be used alone or in combination of two or more. The amount used is about 0.5 to 100 moles per mole of palladium.
（ｅ）オニウム塩
本発明のポリカーボネート製造用触媒には、必要に応じて、ヒドロキシ化合物を活性化させると考えられるオニウム塩を含有させても良い。オニウム塩としては、アンモニウム塩、オキソニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレノニウム塩などが挙げられる。中でもアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましい。例えばアンモニウム塩として、テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウムブロマイド、ビス（トリフェニルホスホラニリデン）アンモニウムブロマイド等が用いられる。ホスホニウム塩として、テトラ（ｎ−ブチル）ホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等が用いられる。オニウム塩の使用量は、ヒドロキシ化合物に対し、０．１モル％程度以上あればよい。
(E) Onium salt The catalyst for producing a polycarbonate of the present invention may contain an onium salt that is considered to activate a hydroxy compound, if necessary. Examples of the onium salt include ammonium salts, oxonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, and selenonium salts. Of these, ammonium salts and phosphonium salts are preferred. For example, tetra (n-butyl) ammonium bromide, bis (triphenylphosphoranylidene) ammonium bromide, or the like is used as the ammonium salt. As the phosphonium salt, tetra (n-butyl) phosphonium bromide, tetraphenylphosphonium bromide, or the like is used. The amount of onium salt used may be about 0.1 mol% or more based on the hydroxy compound.
（ｆ）脱水剤
必要に応じて添加される脱水剤としては、モレキュラーシーブスやゼオライト等が用られ、特に制限はない。中でも好ましいのは合成ゼオライトのモレキュラーシーブである。Ａ−３，Ａ−４が好ましく、より好ましくはＡ−３である。
(F) Dehydrating agent As the dehydrating agent added as necessary, molecular sieves, zeolite, and the like are used, and there is no particular limitation. Among them, a synthetic zeolite molecular sieve is preferable. A-3 and A-4 are preferable, and A-3 is more preferable.
（ｇ）助触媒
本発明の触媒においては、触媒活性、目的とする生成物への選択率、収率あるいは寿命の向上を目的に助触媒を添加することができる。助触媒は反応に悪影響を及ぼさない限りいかなるものも使用できるが、ヘテロポリ酸やヘテロポリ酸のオニウム塩等が好適に用いられる。
ヘテロポリ酸としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンタングストモリブデン酸、ケイタングストモリブデン酸、リンバナドモリブデン酸等が挙げられる。また、これらのオニウム塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、遷移金属塩等も用いることが可能である。これらは単独でも、二種以上併用しても差し支えない。
(G) Cocatalyst In the catalyst of the present invention, a cocatalyst can be added for the purpose of improving the catalytic activity, the selectivity to the target product, the yield or the life. Any promoter can be used as long as it does not adversely affect the reaction, but heteropolyacids, onium salts of heteropolyacids, and the like are preferably used.
Examples of the heteropolyacid include phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, silicotungstic acid, silicomolybdic acid, phosphotungstomolybdic acid, cytungstomolybdic acid, and phosphovanadomolybdic acid. These onium salts, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, transition metal salts, and the like can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.
（ポリカーボネートの製造方法）
本発明のポリカーボネートの製造方法においては、芳香族ジヒドロキシ化合物及び一価フェノールと、一酸化炭素及び酸素とを反応させてポリカーボネートプレポリマーを製造する第一工程と、該ポリカーボネートプレポリマーを固相重合してポリカーボネートを製造する第二工程を含み、かつ前記第一工程において上記のポリカーボネート製造用触媒を用いる。
(Polycarbonate production method)
In the polycarbonate production method of the present invention, a first step of producing a polycarbonate prepolymer by reacting an aromatic dihydroxy compound and a monohydric phenol, carbon monoxide and oxygen, and solid-phase polymerization of the polycarbonate prepolymer. And the above-mentioned catalyst for producing polycarbonate is used in the first step.
本発明のポリカーボネートの製造方法において、原料の芳香族ジヒドロキシ化合物として、従来公知の種々のものが使用でき、所望のポリカーボネートの種類により適宜選定することができる。
芳香族ジヒドロキシ化合物としては、一般式（Ｉ）
In the method for producing a polycarbonate of the present invention, various conventionally known aromatic dihydroxy compounds as raw materials can be used, and can be appropriately selected depending on the type of the desired polycarbonate.
As the aromatic dihydroxy compound, the general formula (I)
［式中、Ｒ1 及びＲ2 は、それぞれハロゲン原子（例えば、塩素，臭素，フッ素，ヨウ素）、アルコキシ基、エステル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、炭素数１〜８のアルキル基あるいは全炭素数６〜２０の環上にアルキル基を有していてもよい芳香族基であり、ｏ−位、ｍ−位のいずれに結合していても良い。このＲ1 及びＲ2 がそれぞれ複数の場合、各Ｒ1 及びＲ2 はたがいに同一であっても、異なっていてもよく、ａ及びｂは、それぞれ０〜４の整数である。そしてＹは単結合，炭素数１〜８のアルキレン基，炭素数２〜８のアルキリデン基，炭素数５〜１５のシクロアルキレン基，炭素数５〜１５のシクロアルキリデン基，−Ｓ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2 −，−Ｏ−，−ＣＯ−結合または一般式 [Wherein R 1 and R 2 are each a halogen atom (eg, chlorine, bromine, fluorine, iodine), an alkoxy group, an ester group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or the total number of carbon atoms. It is an aromatic group which may have an alkyl group on the 6-20 ring, and may be bonded to either the o-position or the m-position. If the R 1 and R 2 are a plurality of each, even each R 1 and R 2 are mutually identical or different, a and b are each an integer of 0 to 4. Y is a single bond, an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, an alkylidene group having 2 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 5 to 15 carbon atoms, a cycloalkylidene group having 5 to 15 carbon atoms, -S-, -SO. —, —SO 2 —, —O—, —CO— bond or general formula
で表される基を示す。］で表される炭素数１２〜３７の芳香族ジヒドロキシ化合物（二価フェノール）が挙げられる。 The group represented by these is shown. ] The C12-37 aromatic dihydroxy compound (dihydric phenol) represented by these is mentioned.
ここで、上記一般式（Ｉ）で表される芳香族ジヒドロキシ化合物としては、様々なものがあるが、特に２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［ビスフェノールＡ］が好ましい。ビスフェノールＡ以外の二価フェノールとしては、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン；１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン；９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン；９，９−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン；ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロアルカン；ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド；ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン；ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホキシド；ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル；ビス（４−ヒドロキシフェニル）ケトン等のビスフェノールＡ以外のビス（４−ヒドロキシフェニル）化合物または２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン；２，２−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン等のハロゲン化ビスフェノール類等が挙げられる。これらのフェノール類が置換基としてアルキル基を有する場合には、該アルキル基としては、炭素数１〜８のアルキル基、特に炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。なお、これらの芳香族ジヒドロキシ化合物は、単独でも、二種以上併用しても差し支えない。 Here, there are various aromatic dihydroxy compounds represented by the above general formula (I), and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane [bisphenol A] is particularly preferable. Divalent phenols other than bisphenol A include 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) methane; 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane; 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene; 9 , 9-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) fluorene; bis (4-hydroxyphenyl) cycloalkane; bis (4-hydroxyphenyl) sulfide; bis (4-hydroxyphenyl) sulfone; bis (4-hydroxyphenyl) ) Sulfoxide; bis (4-hydroxyphenyl) ether; bis (4-hydroxyphenyl) compounds other than bisphenol A such as bis (4-hydroxyphenyl) ketone or 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxy) Phenyl) propane; 2,2-bis (3,5-dichloro-4) Halogenated bisphenols such as hydroxyphenyl) propane. When these phenols have an alkyl group as a substituent, the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, particularly an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. These aromatic dihydroxy compounds may be used alone or in combination of two or more.
第一工程で用いられる一価フェノールとしては特に制限はなく、フェノール、ｏ−、ｍ−、ｐ−クレゾール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−アミルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール、ｐ−クミルフェノール、ｐ−メトキシフェノール、ｐ−フェニルフェノール等が挙げられる。なかでもｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、フェノールが好ましい。使用量は芳香族ジヒドロキシ化合物に対して、通常５〜７０モル％の範囲である。またこれらの一価フェノールは単独で用いても、二種以上併用しても差し支えない The monohydric phenol used in the first step is not particularly limited, and phenol, o-, m-, p-cresol, p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-tert-octylphenol, p-octene. Milphenol, p-methoxyphenol, p-phenylphenol and the like can be mentioned. Of these, p-tert-butylphenol and phenol are preferred. The amount used is usually in the range of 5 to 70 mol% with respect to the aromatic dihydroxy compound. These monohydric phenols may be used alone or in combination of two or more.
第一工程で芳香族ジヒドロキシ化合物および一価フェノールと反応させる一酸化炭素は、単体であってもよいが、不活性ガスで希釈されていても、水素との混合ガスであってもよい。また、第一工程で同様に反応させる酸素は、純酸素であっても、不活性ガスで希釈されたもの、例えば空気等の酸素含有ガスであってもよい。 The carbon monoxide to be reacted with the aromatic dihydroxy compound and the monohydric phenol in the first step may be a simple substance, but may be diluted with an inert gas or a mixed gas with hydrogen. Further, the oxygen to be reacted in the same manner in the first step may be pure oxygen or an oxygen-containing gas such as air diluted with an inert gas.
第一工程のプレポリマー製造において使用できる溶媒としては、特に制限はない。例えば、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、アセトフェノン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン等が挙げられるが、環境問題等から非ハロゲン溶媒が好ましい。非ハロゲン溶媒として有用な溶媒には、カ−ボネート結合を有する化合物がある。例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジアリルカーボネート、アリルメチルカーボネート、ビス（２−メトキシフェニル）カーボネート、ビニレンカーボネート、ジベンジルカーボネート、ジ（ｏ−メトキシフェニル）カーボネート、メチルエチルカーボネート等が挙げられる。中でも好ましいのはプロピレンカーボネートである。これらのカ−ボネート系溶媒は単独でも２種以上併用しても差し支えない。 There is no restriction | limiting in particular as a solvent which can be used in prepolymer manufacture of a 1st process. For example, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, chloroform, acetophenone, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, cyclohexane and the like can be mentioned, but a non-halogen solvent is preferable in view of environmental problems. Solvents useful as non-halogen solvents include compounds having a carbonate bond. For example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diallyl carbonate, allyl methyl carbonate, bis (2-methoxyphenyl) carbonate, vinylene carbonate, dibenzyl carbonate, di (o-methoxyphenyl) carbonate, methyl Examples include ethyl carbonate. Of these, propylene carbonate is preferred. These carbonate solvents may be used alone or in combination of two or more.
酸化的カルボニル化反応によるプレポリマーの製造における反応温度は３０〜１８０℃で、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは８０〜１２０℃の範囲である。１８０℃を超えると、分解反応等の副反応が多くなり、着色し易く、３０℃未満では、反応速度が低下して実用的でない。
また、反応圧力は、一酸化炭素や酸素等のガス状の原料を用いるため、加圧状態に設定することが一般的であり、一酸化炭素分圧は１×１０-2〜２０ＭＰａ、好ましくは１×１０-2〜１０ＭＰａの範囲内で、酸素分圧は１×１０-2〜１０ＭＰａ、好ましくは１×１０-2〜５ＭＰａの範囲内であればよい。特に、酸素分圧は、反応系内のガス組成が爆発範囲を外れるように調節することが望ましく、反応圧力があまり低圧では反応速度が低下し、また高圧過ぎると反応装置が大型となり、建設費用が高く、経済的に不利である。不活性ガスや水素等を用いる際には、その分圧は特に規定されないが、適宜実用的な圧力範囲で用いればよい。
反応時間は、たとえば回分式の場合は１〜４８時間、好ましくは２〜３６時間、より好ましくは３〜２４時間である。１時間未満だと収率が低く、４８時間を超えれば収率の向上が見られなくなる。
プレポリマー製造の際の反応方式は、回分式、原料と触媒等を連続的に投入する半連続式、原料と触媒等を連続的に投入し、反応生成物を連続的に抜き出す連続式のいずれでも可能である。
The reaction temperature in the production of the prepolymer by oxidative carbonylation reaction is 30 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C, more preferably 80 to 120 ° C. When the temperature exceeds 180 ° C., side reactions such as decomposition reactions increase and coloring tends to occur, and when the temperature is less than 30 ° C., the reaction rate decreases, which is not practical.
The reaction pressure is generally set to a pressurized state because a gaseous raw material such as carbon monoxide or oxygen is used, and the carbon monoxide partial pressure is 1 × 10 −2 to 20 MPa, preferably in the range of 1 × 10 -2 ~10MPa, oxygen partial pressure 1 × 10 -2 ~10MPa, preferably it may be in a range of 1 × 10 -2 ~5MPa. In particular, it is desirable to adjust the oxygen partial pressure so that the gas composition in the reaction system is out of the explosion range. When the reaction pressure is too low, the reaction rate decreases. Is expensive and economically disadvantageous. When an inert gas, hydrogen, or the like is used, the partial pressure is not particularly specified, but may be used within a practical pressure range as appropriate.
For example, in the case of a batch system, the reaction time is 1 to 48 hours, preferably 2 to 36 hours, more preferably 3 to 24 hours. If it is less than 1 hour, the yield is low, and if it exceeds 48 hours, the yield cannot be improved.
The reaction method for prepolymer production can be any of batch type, semi-continuous type in which raw materials and catalysts are continuously charged, and continuous type in which raw materials and catalysts are continuously charged and reaction products are continuously extracted. But it is possible.
第二工程では、第一工程で製造されたポリカーボネートプレポリマーを固相重合しポリカーボネートを製造する。この際には触媒として四級ホスホニウム塩が好適に用いられる。
固相重合に使用する四級ホスホニウム塩としては、特に制限はなく、各種のものがあるが、例えば下記一般式（II）又は（III)
（ＰＲ3 4) + （Ｘ2) -・・・・・（II）
（ＰＲ3 4) + 2 （Ｙ1)2- ・・・（III)
で表される化合物を用いることができる。
In the second step, the polycarbonate prepolymer produced in the first step is solid-phase polymerized to produce a polycarbonate. In this case, a quaternary phosphonium salt is preferably used as a catalyst.
The quaternary phosphonium salt used for the solid phase polymerization is not particularly limited and includes various types. For example, the following general formula (II) or (III)
(PR 3 4 ) + (X 2 ) - (II)
(PR 3 4 ) + 2 (Y 1 ) 2 -... (III)
The compound represented by these can be used.
上記一般式（II）および（III)において、Ｒ3 は有機基を示す。この有機基としては、例えば置換基を有する若しくは有しない炭素１〜２０の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、置換基を有する若しくは有しない炭素数６〜２０のアリール基または置換基を有する若しくは有しない炭素数７〜２０のアラルキル基を示す。
ここで炭素１〜２０のアルキル基の例として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ又はイソペンチル基、ｎ又はイソヘキシル基、ｎ又はイソオクチル基、ｎ又はイソデシル基、ｎ又はイソドデシル基、ｎ又はイソテトラデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基などが挙げられる。また、これらのアルキル基の置換基としては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、アリールアルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられる。
炭素数６〜２０のアリール基の例としては、フェニル基, ナフチル基, ビフェニル基などが挙げられる。また、これらのアリール基の置換基としては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、アリールアルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられる。炭素数７〜２０のアラルキル基の例としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、１，１，１−トリフェニルメチル基などが挙げられる。また、これらのアラルキル基の置換基としては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、アリールアルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられる。
前記四つのＲ3 はたがいに同一でも異なっていてもよく、また二つのＲ3 が結合して環構造を形成していてもよい。
Ｘ2 はハロゲン原子, 水酸基，アルキルオキシ基, アリールオキシ基，Ｒ'ＣＯＯ，ＨＣＯ3 ，（Ｒ'Ｏ）2 Ｐ（＝Ｏ）Ｏ又はＢＲ''4 などの１価のアニオン形成が可能な基を示す。ここで、Ｒ'はアルキル基やアリール基などの炭化水素基を示し、二つのＲ'Ｏはたがいに同一でも異なっていてもよい。またＲ''は水素原子又はアルキル基やアリール基などの炭化水素基を示し、四つのＲ''はたがいに同一でも異なっていてもよい。Ｙ1 はＣＯ3 などの２価のアニオン形成が可能な基を示す。
前記Ｘ2 の具体例としては、ヒドロキシド；ボロヒドリド；テトラフェニルボレート；アルキルトリフェニルボレート；ホルメート；アセテート；プロピオネート；ブチレート；フルオリド；クロリド；ヒドロカーボネートなどを挙げることができる。また、Ｙ1 の具体例としては、カーボネートなどを挙げることができる。
In the general formulas (II) and (III), R 3 represents an organic group. Examples of the organic group include a linear, branched, and cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may or may not have a substituent, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and a substituent which may or may not have a substituent. An aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms which may or may not be present.
Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n or isopentyl group, Examples include n or isohexyl group, n or isooctyl group, n or isodecyl group, n or isododecyl group, n or isotetradecyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, methylcyclohexyl group and the like. Moreover, as a substituent of these alkyl groups, a halogen atom, an alkoxy group, an arylalkoxy group, an acyloxy group etc. are mentioned, for example.
Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group. Moreover, as a substituent of these aryl groups, a halogen atom, an alkoxy group, an arylalkoxy group, an acyloxy group etc. are mentioned, for example. Examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, 1,1,1-triphenylmethyl group and the like. Examples of the substituent for these aralkyl groups include a halogen atom, an alkoxy group, an arylalkoxy group, and an acyloxy group.
The four R 3 s may be the same or different, and two R 3 may be bonded to form a ring structure.
X 2 can form monovalent anions such as halogen atom, hydroxyl group, alkyloxy group, aryloxy group, R′COO, HCO 3 , (R′O) 2 P (═O) O or BR ″ 4 Indicates a group. Here, R ′ represents a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group, and two R′O may be the same or different. R ″ represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group, and the four R ″ may be the same or different. Y 1 represents a group capable of forming a divalent anion such as CO 3 .
Specific examples of X 2 include hydroxide; borohydride; tetraphenylborate; alkyltriphenylborate; formate; acetate; propionate; butyrate; fluoride; chloride; Specific examples of Y 1 include carbonate.
前記一般式（II）および（III)で表される四級ホスホニウム塩の具体例としては、テトラフェニルホスホニウムヒドロキシド, テトラナフチルホスホニウムヒドロキシド, テトラ（クロロフェニル）ホスホニウムヒドロキシド, テトラ（ビフェニル) ホスホニウムヒドロキシド, テトラトリルホスホニウムヒドロキシド, テトラメチルホスホニウムヒドロキシド, テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトライソプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、テトラヘキシルホスホニウムヒドロキシド、テトラシクロヘキシルルホスホニウムヒドロキシドなどのテトラ（アリール又はアルキル) ホスホニウムヒドロキシド類、メチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, エチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, プロピルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, イソプロピルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ブチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, オクチルトリフエニルホスホニウムヒドロキシド，テトラデシルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, シクロヘキシルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ベンジルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, エトキシベンジルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド，メトキシメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, アセトキシメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, フェナシルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, クロロメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ブロモメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ビフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ナフチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, クロロフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, フェノキシフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, メトキシフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, アセトキシフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド, ナフチルフェニルトリフェニルホスホニウムヒドロキシドなどのモノ（アリール又はアルキル) トリフェニルホスホニウムヒドロキシド類、フェニルトリメチルホスホニウムヒドロキシド, ビフェニルトリメチルホスホニウムヒドロキシド, フェニルトリヘキシルホスホニウムヒドロキシド, ビフェニルトリヘキシルホスホニウムヒドロキシドなどのモノ（アリール) トリアルキルホスホニウムヒドロキシド類、ジメチルジフェニルホスホニウムヒドロキシド, ジエチルジフェニルホスホニウムヒドロキシド, ジ（ビフェニル) ジフェニルホスホニウムヒドロキシドなどのジアリールジアルキルホスホニウムヒドロキシド類、さらにはイソプロピルトリメチルホスホニウムヒドロキシド；イソプロピルトリエチルホスホニウムヒドロキシド；イソプロピルトリブチルホスホニウムヒドロキシド；シクロヘキシルトリメチルホスホニウムヒドロキシド；シクロヘキシルトリエチルホスホニウムヒドロキシド；シクロヘキシルトリブチルホスホニウムヒドロキシド；１，１，１−トリフェニルメチルトリメチルホスホニウムヒドロキシド；１，１，１−トリフェニルメチルトリエチルホスホニウムヒドロキシド；１，１，１−トリフェニルメチルトリブチルホスホニウムヒドロキシドなどのモノ（アルキル又はアラルキル）トチアルキルホスホニウムヒドロキシド類などが挙げられる。 Specific examples of the quaternary phosphonium salts represented by the general formulas (II) and (III) include tetraphenylphosphonium hydroxide, tetranaphthylphosphonium hydroxide, tetra (chlorophenyl) phosphonium hydroxide, tetra (biphenyl) phosphonium hydroxy. Tetra (aryl or alkyl) such as tetradosylphosphonium hydroxide, tetramethylphosphonium hydroxide, tetraethylphosphonium hydroxide, tetraisopropylphosphonium hydroxide, tetrabutylphosphonium hydroxide, tetrahexylphosphonium hydroxide, tetracyclohexylphosphonium hydroxide ) Phosphonium hydroxides, methyltriphenylphosphonium hydroxide, ethyltriphenylphosphonium hydride Xoxide, propyltriphenylphosphonium hydroxide, isopropyltriphenylphosphonium hydroxide, butyltriphenylphosphonium hydroxide, octyltriphenylphosphonium hydroxide, tetradecyltriphenylphosphonium hydroxide, cyclohexyltriphenylphosphonium hydroxide, benzyltriphenylphosphonium hydroxy , Ethoxybenzyltriphenylphosphonium hydroxide, methoxymethyltriphenylphosphonium hydroxide, acetoxymethyltriphenylphosphonium hydroxide, phenacyltriphenylphosphonium hydroxide, chloromethyltriphenylphosphonium hydroxide, bromomethyltriphenylphosphonium hydroxide, Biphenyltriphenyl Suphonium hydroxide, naphthyltriphenylphosphonium hydroxide, chlorophenyltriphenylphosphonium hydroxide, phenoxyphenyltriphenylphosphonium hydroxide, methoxyphenyltriphenylphosphonium hydroxide, acetoxyphenyltriphenylphosphonium hydroxide, naphthylphenyltriphenylphosphonium hydroxide Mono (aryl) trialkylphosphonium hydroxides such as mono (aryl or alkyl) triphenylphosphonium hydroxide, phenyltrimethylphosphonium hydroxide, biphenyltrimethylphosphonium hydroxide, phenyltrihexylphosphonium hydroxide, biphenyltrihexylphosphonium hydroxide Domes, dimethyl diphe Diaryl dialkylphosphonium hydroxides such as ruphosphonium hydroxide, diethyldiphenylphosphonium hydroxide, di (biphenyl) diphenylphosphonium hydroxide; isopropyltriethylphosphonium hydroxide; isopropyltriethylphosphonium hydroxide; isopropyltributylphosphonium hydroxide; cyclohexyltrimethyl Cyclohexyl triethylphosphonium hydroxide; cyclohexyl tributylphosphonium hydroxide; 1,1,1-triphenylmethyltrimethylphosphonium hydroxide; 1,1,1-triphenylmethyltriethylphosphonium hydroxide; 1,1,1- Triphenylmethyltributylphosphonium hydro And mono (alkyl or aralkyl) totialkylphosphonium hydroxides such as xoxide.
さらに、テトラメチルホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラエチルホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラナフチルホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラ（クロロフェニル) ホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラ（ビフェニル) ホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラトリルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのテトラ（アルキル又はアリール）ホスホニウムテトラフェニルボレート類、メチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, エチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, プロピルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ブチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, オクチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, テトラデシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, シクロペンチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, シクロヘキシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ベンジルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, エトキシベンジルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, メトキシメチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、アセトキシメチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, フェナシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, クロロメチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ブロモメチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート，ビフェニルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ナフチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, クロロフェニルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート，フェノキシフェニルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, アセトキシフェニルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ナフチルフェニルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのモノ（アリール又はアルキル）トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート類、フェニルトリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート, ビフェニルトリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート, フェニルトリヘキシルホスホニウムテトラフェニルボレート，ビフェニルトリヘキシルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのモノアリールトリアルキルホスホニウムテトラフェニルボレート類、ジメチルジフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、ジエチルジフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート, ジ（ビフェニル) ジフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのジアリールジアルキルホスホニウムテトラフェニルボレート類が挙げられる。 In addition, tetramethylphosphonium tetraphenylborate, tetraethylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetranaphthylphosphonium tetraphenylborate, tetra (chlorophenyl) phosphonium tetraphenylborate, tetra (biphenyl) phosphonium tetraphenylborate, tetratolylphosphonium Tetra (alkyl or aryl) phosphonium tetraphenylborates such as tetraphenylborate, methyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, ethyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, propyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, butyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, octyl Torife Ruphosphonium tetraphenylborate, tetradecyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, cyclopentyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, cyclohexyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, benzyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, ethoxybenzyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, methoxymethyl Triphenylphosphonium tetraphenylborate, acetoxymethyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, phenacyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, chloromethyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, bromomethyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, biphenyltriphenylphosphate Phonium tetraphenylborate, naphthyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, chlorophenyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, phenoxyphenyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, acetoxyphenyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, naphthylphenyltriphenylphosphonium tetraphenylborate, etc. Monoaryls such as mono (aryl or alkyl) triphenylphosphonium tetraphenylborate, phenyltrimethylphosphonium tetraphenylborate, biphenyltrimethylphosphonium tetraphenylborate, phenyltrihexylphosphonium tetraphenylborate, biphenyltrihexylphosphonium tetraphenylborate Examples thereof include diaryl dialkyl phosphonium tetraphenyl borates such as realkyl phosphonium tetraphenyl borates, dimethyl diphenyl phosphonium tetraphenyl borates, diethyl diphenyl phosphonium tetraphenyl borates, and di (biphenyl) diphenyl phosphonium tetraphenyl borates.
さらに、対アニオンとして、上記のヒドロキシドやテトラフェニルボレート類の代わりに、アルキルトリフェニルボレート、フェノキシドなどのアリールオキシ基，メトキシド, エトキシドなどのアルキルオキシ基、ホルメート、アセテート、プロピオネート、ブチレートなどのアルキルカルボニルオキシ基、ベンゾエートなどのアリールカルボニルオキシ基、クロリド, ブロミドなどのハロゲン原子を用いた上記四級ホスホニウム塩が挙げられる。 Furthermore, as a counter anion, instead of the above hydroxides and tetraphenyl borates, aryloxy groups such as alkyltriphenylborate and phenoxide, alkyloxy groups such as methoxide and ethoxide, alkyls such as formate, acetate, propionate and butyrate The quaternary phosphonium salt using a halogen atom such as a carbonyloxy group, an arylcarbonyloxy group such as benzoate, or a chloride or bromide.
また、上記一般式（II) で表される化合物以外に、一般式（III)で表される２価の対アニオンを有するもの、例えばビス（テトラフェニルホスホニウム) カーボネート, ビス（ビフェニルトリフェニルホスホニウム) カーボネートなどの四級ホスホニウム塩や、さらに、例えば２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル) プロパンのビス−テトラフェニルホスホニウム塩、エチレンビス（トリフェニルホスホニウム) ジブロミト、トリメチレンビス（トリフェニルホスホニウム) −ビス( テトラフェニルボレート) なども挙げることができる。 In addition to the compound represented by the general formula (II), those having a divalent counter anion represented by the general formula (III), such as bis (tetraphenylphosphonium) carbonate, bis (biphenyltriphenylphosphonium) Quaternary phosphonium salts such as carbonate, and further, for example, bis-tetraphenylphosphonium salt of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, ethylenebis (triphenylphosphonium) dibromide, trimethylenebis (triphenylphosphonium) − Bis (tetraphenylborate) can also be mentioned.
これらの四級ホスホニウム塩の中で、触媒活性が高く、かつ熱分解が容易でポリマー中に残留しにくいなどの点から、アルキル基を有するホスホニウム塩、具体的には、テトラメチルホスホニウムメチルトリフェニルボレート, テトラエチルホスホニウムエチルトリフェニルボレート，テトラプロピルホスホニウムプロピルトリフェニルボレート, テトラブチルホスホニウムブチルトリフェニルボレート, テトラブチルホスホニウムテトラフェニルボレート，テトラエチルホスホニウムテトラフェニルボレート, トリメチルエチルホスホニウムトリメチルフェニルボレート，トリメチルベンジルホスホニウムベンジルトリフェニルボレート等が好適である。 Among these quaternary phosphonium salts, phosphonium salts having an alkyl group, specifically, tetramethylphosphonium methyltriphenyl are preferred because they have high catalytic activity, are easily thermally decomposed, and do not easily remain in the polymer. Borate, tetraethylphosphonium ethyltriphenylborate, tetrapropylphosphoniumpropyltriphenylborate, tetrabutylphosphoniumbutyltriphenylborate, tetrabutylphosphoniumtetraphenylborate, tetraethylphosphoniumtetraphenylborate, trimethylethylphosphoniumtrimethylphenylborate, trimethylbenzylphosphoniumbenzyltri Phenyl borate and the like are preferred.
また、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド, テトラエチルホスホニウムヒドロキシド, テトラブチルホスホニウムヒドロキシドなどのテトラアルキルホスホニウム塩は、分解温度が比較的低いので、容易に分解し、製品ポリカーボネートに不純物として残る恐れが小さい。また、炭素数が少ないので、ポリカーボネートの製造における原単位を低減でき、コスト的に有利であるという点で好ましい。
また、触媒効果と得られるポリカーボネートの品質とのバランスからテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートが好ましく用いられる。
さらにシクロヘキシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートやシクロペンチルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートが触媒効果と得られるポリカーボネートの品質とのバランスに優れる点で好ましく使用することができる。
In addition, tetraalkylphosphonium salts such as tetramethylphosphonium hydroxide, tetraethylphosphonium hydroxide, and tetrabutylphosphonium hydroxide have a relatively low decomposition temperature, so that they are easily decomposed and are less likely to remain as impurities in the product polycarbonate. In addition, since the number of carbon atoms is small, the basic unit in the production of polycarbonate can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
Further, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate is preferably used from the balance between the catalytic effect and the quality of the obtained polycarbonate.
Furthermore, cyclohexyl triphenylphosphonium tetraphenylborate and cyclopentyltriphenylphosphonium tetraphenylborate can be preferably used in terms of excellent balance between the catalytic effect and the quality of the obtained polycarbonate.
この固相重合での反応触媒としては、好ましくは四級ホスホニウム塩及び必要に応じて他の触媒も用いられるが、プレポリマー生成工程で添加し、残存しているものをそのまま使用しても、又は前記触媒を再度粉末、液体又は気体状態で添加してもよい。この固相重合反応を実施する際の反応温度Ｔｐ（℃）及び反応時間は、結晶化プレポリマーの種類（化学構造，分子量等) や形状、結晶化プレポリマー中の触媒の有無, 種類又は量、必要に応じて追加される触媒の種類又は量、結晶化プレポリマーの結晶化の度合や溶融温度Ｔｍ'（℃）の違い、目的とする芳香族ポリカーボネートの必要重合度、他の反応条件などによって異なるが、好ましくは目的とする芳香族ポリカーボネートのガラス転移湿度以上で、かつ固相重合中の結晶化プレポリマーが溶融しないで固相状態を保つ範囲の温度、より好ましくは下記式（IV)
Ｔｍ'−５０≦Ｔｐ＜Ｔｍ' ・・・（IV)
で示される範囲の温度において、1 分〜１００時間、好ましくは０．１〜５０時間程度加熱することにより、固相重合反応を行う。
As the reaction catalyst in this solid-phase polymerization, preferably a quaternary phosphonium salt and other catalysts are used as necessary, but it is added in the prepolymer production step, and the remaining catalyst can be used as it is. Alternatively, the catalyst may be added again in a powder, liquid or gas state. The reaction temperature Tp (° C.) and reaction time at the time of carrying out this solid state polymerization reaction are the kind and shape of the crystallization prepolymer (chemical structure, molecular weight, etc.), the presence / absence of the catalyst in the crystallization prepolymer, the kind or quantity. The type or amount of catalyst added as necessary, the degree of crystallization of the crystallization prepolymer, the difference in melting temperature Tm ′ (° C.), the required degree of polymerization of the desired aromatic polycarbonate, other reaction conditions, etc. Depending on the temperature, the temperature is preferably higher than the glass transition humidity of the target aromatic polycarbonate and in a range where the crystallization prepolymer during solid phase polymerization does not melt and remains in a solid phase, more preferably the following formula (IV)
Tm′−50 ≦ Tp <Tm ′ (IV)
Is carried out for 1 minute to 100 hours, preferably about 0.1 to 50 hours, to carry out a solid phase polymerization reaction.
このような温度範囲としては、例えばビスフェノールＡのポリカーボネートを製造する場合には、約１５０〜２６０℃が好ましく、特に約１８０〜２４５℃が好ましい。また、重合工程では、重合中のポリマーにできるだけ均一に熱を与え、副生物の抜き出しを有利に進めるために、攪拌したり、反応器自身を回転させたり、又は加熱ガスによって流動させる方法などが好ましく用いられる。 As such a temperature range, when manufacturing the polycarbonate of bisphenol A, for example, about 150-260 degreeC is preferable, and about 180-245 degreeC is especially preferable. In addition, in the polymerization step, in order to give heat to the polymer during polymerization as uniformly as possible and to advantageously extract by-products, stirring, rotating the reactor itself, or flowing with a heated gas, etc. Preferably used.
一般に工業的に有用な芳香族ポリカーボネートの重量平均分子量は、６０００〜２００，０００程度であり、上記固相重合工程を実施することによって、このような重合度のポリカーボネートが容易に得られる。結晶化プレポリマーの固相重合によって得られた芳香族ポリカーボネートの結晶化度は、重合前のプレポリマーの結晶化度より増大していることから、本発明の方法では、結晶性芳香族ポリカーボネート粉体が得られる。結晶性芳香族ポリカーボネート粉体は、冷却せず直接押出機に導入してペレット化することもでき、冷却せずに直接成形機に導入して成形することもできる。重合に寄与する予備重合と固相重合との割合は、必要に応じて適宜変えてもよい。 Generally, the industrially useful aromatic polycarbonate has a weight average molecular weight of about 6000 to 200,000, and a polycarbonate having such a degree of polymerization can be easily obtained by carrying out the solid phase polymerization step. Since the crystallinity of the aromatic polycarbonate obtained by solid phase polymerization of the crystallized prepolymer is higher than the crystallinity of the prepolymer before polymerization, in the method of the present invention, crystalline aromatic polycarbonate powder is used. The body is obtained. The crystalline aromatic polycarbonate powder can be directly introduced into an extruder without cooling and pelletized, or can be directly introduced into a molding machine without cooling and molded. The ratio of prepolymerization and solid phase polymerization that contributes to the polymerization may be appropriately changed as necessary.
膨潤固相状態での重合方法は、上記方法で結晶化したプレポリマーを、後述する膨潤ガスにより膨潤させた状態での固相重合によって、さらに重合を行わせる方法である。この方法は、エステル交換反応によりポリカーボネートを製造する方法において、副生するフェノールのような低分子化合物を脱気又は抽出除去する場合、膨潤ガスにより膨潤状態にある高分子（オリゴカーボネート) から、低分子化合物を脱気又は抽出除去する方が、高粘度溶融高分子や結晶化した固体からの脱気又は抽出除去よりも物質移動速度が速くなり、高効率で反応できることを利用したものである。 The polymerization method in the swollen solid phase is a method in which the prepolymer crystallized by the above method is further polymerized by solid phase polymerization in a state swollen by a swelling gas described later. In this method of producing a polycarbonate by transesterification, when a low-molecular compound such as phenol produced as a by-product is degassed or extracted and removed, it is reduced from a polymer (oligocarbonate) in a swollen state by a swelling gas. The method of degassing or extracting and removing the molecular compound utilizes the fact that the mass transfer rate is faster and the reaction can be performed with higher efficiency than the degassing or extracting and removing from the high viscosity molten polymer or the crystallized solid.
ここで使用する膨潤溶媒は、ポリカーボネートを以下に示す反応条件で膨潤可能な単一膨潤溶媒、それらの単一膨潤溶媒の混合物、又は単一膨潤溶媒もしくはそれらの混合物にポリカーボネートの貧溶媒を単一あるいは数種類混合したものを示す。
本工程における膨潤状態とは、以下に示した反応条件の範囲において、反応原料であるプレポリマーフレークを熱膨潤値以上に体積的又は重量的に増加した状態をいい、膨潤溶媒とは、下記反応条件の範囲において完全に気化する沸点を有するか、又は通常６．７ｋＰａ以上の蒸気圧を有する単一化合物又はそれらの混合物であり、同時に上記の膨潤状態を形成させることができるものをいう。
The swelling solvent used here is a single swelling solvent that can swell polycarbonate under the reaction conditions shown below, a mixture of these single swelling solvents, or a single swelling solvent or a mixture of them. Or the thing which mixed several types is shown.
The swollen state in this step refers to a state in which the prepolymer flakes which are reaction raw materials are increased in volume or weight above the thermal swelling value within the range of reaction conditions shown below, and the swelling solvent is the following reaction It is a single compound or a mixture thereof having a boiling point that completely evaporates within a range of conditions, or usually having a vapor pressure of 6.7 kPa or more, and capable of forming the above swelling state at the same time.
このような膨潤溶媒は、上記の膨潤条件を満たしていれば、特に制限はない。例えば、溶解度パラメーターが４〜２０（ｃａｌ／ｃｍ3 ）1/2 の範囲、好ましくは７〜１４（ｃａｌ／ｃｍ3 ）1/2 の範囲にある芳香族化合物や含酸素化合物が該当する。膨潤溶媒としては、例えばベンゼン，トルエン, キシレン, エチルベンゼン,ジエチルベンゼン, プロピルベンゼン, ジプロピルベンゼン等の芳香族炭化水素；テトラヒドロフラン，ジオキサン等のエ一テル類；メチルエチルケトン, メチルイソブチルケトン等のケトン類などが挙げられる。これらの中でも、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素の単一化合物又は混合物が好ましい。 Such a swelling solvent is not particularly limited as long as it satisfies the above swelling conditions. For example, an aromatic compound or an oxygen-containing compound having a solubility parameter in the range of 4 to 20 (cal / cm 3 ) 1/2 , preferably in the range of 7 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 is applicable. Examples of the swelling solvent include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, and dipropylbenzene; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. Can be mentioned. Among these, a single compound or a mixture of aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms is preferable.
また、膨潤溶媒と混合される貧溶媒の条件としては、下記の反応条件で溶媒へのポリカーボネート溶解度が０．１重量％以下であり、反応に関与する可能性が少ない直鎖又は分岐鎖を有する炭素数４〜１８の飽和炭化水素化合物、又は炭素数４〜１８でかつ低度の不飽和炭化水素化合物が好ましい。膨潤溶媒及び貧溶媒の沸点が、共に２５０℃を越えると残留溶剤の除去が困難となり、品質が低下する可能性があり好ましくない。 In addition, as a condition of the poor solvent mixed with the swelling solvent, the solubility of polycarbonate in the solvent is 0.1% by weight or less under the following reaction conditions, and it has a linear or branched chain that is less likely to participate in the reaction. A saturated hydrocarbon compound having 4 to 18 carbon atoms or an unsaturated hydrocarbon compound having 4 to 18 carbon atoms and a low degree is preferable. If the boiling point of both the swelling solvent and the poor solvent exceeds 250 ° C., it is difficult to remove the residual solvent, and the quality may be deteriorated.
このような貧溶媒と膨潤溶媒とを混合して用いる場合には、その混合溶媒中に膨潤溶媒が１重量％以上合有されていれば良く、好ましくは５重量％以上の膨潤溶媒を混合溶媒中に存在させる。この膨潤固相重合工程では、反応温度が好ましくは１００〜２４０℃であり、反応時の圧力が好ましくは１３３０Ｐａ〜０．５ＭＰａ・Ｇ、特に好ましくは大気圧下で実施する。反応温度が上記範囲より低いとエステル交換反応が進行せず、反応温度がプレポリマーの融点を超える高温条件では、固相状態を維持できず、粒子間で融着等の現象が生じ、運転操作性が著しく低下する。従って、反応温度は融点以下にする必要がある。 When such a poor solvent and a swelling solvent are mixed and used, it is sufficient that the swelling solvent is incorporated in the mixed solvent in an amount of 1% by weight or more, and preferably 5% by weight or more of the swelling solvent is mixed in the mixed solvent. To be present inside. In this swelling solid phase polymerization step, the reaction temperature is preferably 100 to 240 ° C., and the pressure during the reaction is preferably 1330 Pa to 0.5 MPa · G, particularly preferably atmospheric pressure. If the reaction temperature is lower than the above range, the transesterification reaction does not proceed, and under high temperature conditions where the reaction temperature exceeds the melting point of the prepolymer, the solid phase state cannot be maintained, causing phenomena such as fusion between particles, resulting in operation operation. Remarkably deteriorates. Therefore, the reaction temperature needs to be lower than the melting point.
膨潤溶媒ガスの供給は、液体状態で反応器に供給し反応器内で気化させても、予め熱交換器などにより気化させた後、反応器に供給してもよい。ガス供給量としてはプレポリマー１ｇ当たり０．５リットル（標準状態）／ｈｒ以上のガスを反応器に供給することが好ましい。膨潤溶媒ガスの流通量は反応速度と密接に関係し、フェノール除去効果と同時に熱媒体としての作用をもしているため、ガスの流通量の増加に伴い反応速度が向上する。このような膨潤固相重合に用いられる反応器に特に制限はない。 The swelling solvent gas may be supplied to the reactor in a liquid state and vaporized in the reactor, or may be vaporized in advance by a heat exchanger or the like and then supplied to the reactor. As a gas supply amount, it is preferable to supply 0.5 liter (standard state) / hr or more of gas per 1 g of the prepolymer to the reactor. The flow rate of the swelling solvent gas is closely related to the reaction rate and acts as a heat medium at the same time as the phenol removal effect, so that the reaction rate improves as the gas flow rate increases. There is no particular limitation on the reactor used for such swelling solid phase polymerization.
以下に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において、数平均分子量（Ｍｎ）および重量数平均分子量（Ｍｗ）はＧＰＣ装置を用いて測定した。
遊離液：クロロホルム
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ Ｋ−８０４Ｌ
検量線：ポリスチレン標準分子量：１０５０、５８７０、１７１００、
９８９００、３５５０００の５サンプルで作成した。
検出器：紫外線（ＵＶ）検出器
また、パラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）は、ビスフェノールＡのモル数を仕込みパラジウムのモル数で割り、その値に収率を乗じで算出した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
In the following Examples and Comparative Examples, the number average molecular weight (Mn) and the weight number average molecular weight (Mw) were measured using a GPC apparatus.
Free liquid: Chloroform Column: Shodex K-804L
Calibration curve: polystyrene standard molecular weight: 1050, 5870, 17100,
It made with five samples of 98900 and 355000.
Detector: Ultraviolet (UV) detector The turnover number (TON) with respect to palladium was calculated by dividing the number of moles of bisphenol A by the number of moles of palladium and multiplying that value by the yield.
実施例１（固定化触媒Ａの製造）
ポリビニルピロリドン（直鎖型、東京化成（株）製、Ｋ＝３０、分子量Ｍｗ：４００００）１．３３ｇをジクロロメタン１００ｍｌに溶解し、そこへ、ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）のジクロロメタン溶液（ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）：１．０ｍｍｏｌ、ジクロロメタン：２０ｍｌ）をゆっくり加えた。続いて塩化コバルト（II）のアセトン溶液（塩化コバルト（II）：５．０ｍｍｏｌ、アセトン：７０ｍｌ）を加え、室温で２時間攪拌した。その後、沈殿物を濾過し、アセトンで洗浄し、６０℃、２４時間真空乾燥した。収量１．８７ｇで目的の固定化触媒Ａを得た。
Example 1 (Production of immobilized catalyst A)
Polyvinylpyrrolidone (linear type, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., K = 30, molecular weight Mw: 40,000) 1.33 g was dissolved in 100 ml of dichloromethane, and dichlorobis (benzonitrile) palladium (II) in dichloromethane solution (dichlorobis (Benzonitrile) palladium (II): 1.0 mmol, dichloromethane: 20 ml) was slowly added. Subsequently, an acetone solution of cobalt (II) chloride (cobalt (II) chloride: 5.0 mmol, acetone: 70 ml) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, the precipitate was filtered, washed with acetone, and vacuum-dried at 60 ° C. for 24 hours. The target immobilized catalyst A was obtained in a yield of 1.87 g.
実施例２（固定化触媒Ｂの製造）
ポリビニルピロリドン（架橋型、東京化成（株）製）６．６７ｇをアセトン５０ｍｌに懸濁させた。そこへ、ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）のアセトン溶液（ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）：１．０ｍｍｏｌ、アセトン：３０ｍｌ）を加え、室温で２時間攪拌した。その後、塩化コバルト（II）のアセトン溶液（塩化コバルト（II）：５．０ｍｍｏｌ、アセトン：７０ｍｌ）を加え、室温で１７時間攪拌した。得られた沈殿物を濾過し、アセトンで洗浄し、６０℃、２４時間真空乾燥した。収量７．２８ｇで目的の固定化触媒Ｂを得た。
Example 2 (Production of immobilized catalyst B)
6.67 g of polyvinylpyrrolidone (crosslinked type, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was suspended in 50 ml of acetone. Thereto was added an acetone solution of dichlorobis (benzonitrile) palladium (II) (dichlorobis (benzonitrile) palladium (II): 1.0 mmol, acetone: 30 ml), and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, an acetone solution of cobalt (II) chloride (cobalt (II) chloride: 5.0 mmol, acetone: 70 ml) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 17 hours. The resulting precipitate was filtered, washed with acetone, and vacuum dried at 60 ° C. for 24 hours. The target immobilized catalyst B was obtained in a yield of 7.28 g.
実施例３（固定化触媒Ｃの製造）
トリフェニルホスフィン結合ポリスチレン（Argonaut製、トリフェニルホスフィン：１．５ｍｍｏｌ／ｇ、Ｌｏｔ．Ｎｏ．０１７４０）３．９７ｇをアセトン５０ｍｌに懸濁させた。そこへ、ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）のアセトン溶液（ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（II）：０．５ｍｍｏｌ、アセトン：２０ｍｌ）を加え、室温で４時間攪拌した。続いて、塩化コバルト（II）のアセトン溶液（塩化コバルト（II）：２．５ｍｍｏｌ、アセトン：３５ｍｌ）を加え、室温で２４時間攪拌した。沈殿物を濾過し、アセトンおよびメタノールで洗浄し、６０℃、２４時間真空乾燥した。収量３．９５ｇで目的の固定化触媒Ｃを得た。
Example 3 (Production of immobilized catalyst C)
3.97 g of triphenylphosphine-bonded polystyrene (manufactured by Argonaut, triphenylphosphine: 1.5 mmol / g, Lot. No. 01740) was suspended in 50 ml of acetone. Thereto was added an acetone solution of dichlorobis (benzonitrile) palladium (II) (dichlorobis (benzonitrile) palladium (II): 0.5 mmol, acetone: 20 ml), and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. Subsequently, an acetone solution of cobalt (II) chloride (cobalt (II) chloride: 2.5 mmol, acetone: 35 ml) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. The precipitate was filtered, washed with acetone and methanol, and dried in vacuo at 60 ° C. for 24 hours. The target immobilized catalyst C was obtained in a yield of 3.95 g.
実施例４（ポリカーボネートの製造）
内容量３０ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：４．１６ｍｍｏｌ、実施例１で得られた固定化触媒Ａ：２７．０ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．３１３ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．３１３ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）１．０ｇ、プロピレンカーボネート１０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートを得た。これを１００℃で２４時間、真空乾燥した。得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）およびパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第１表に示す。
Example 4 (Production of polycarbonate)
In an autoclave with an internal volume of 30 ml, bisphenol A: 4.16 mmol, immobilized catalyst A obtained in Example 1: 27.0 mg, tetrabutylammonium bromide 0.313 mmol, benzoquinone 0.313 mmol, synthetic zeolite A-3 powder ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (particle size less than 75 μm) 1.0 g and propylene carbonate 10 ml were charged, and carbon monoxide 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were sealed at 25 ° C. After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate was obtained by reprecipitation with methanol. This was vacuum-dried at 100 ° C. for 24 hours. The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 1.
実施例５
実施例４において、固定化触媒Ａ：２７．０ｍｇの代わりに実施例２で得られた固定化触媒Ｂ：９３．７ｍｇを用いた他は実施例４と同様に実施した。
得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）及びパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第１表に示す。
Example 5
In Example 4, it carried out similarly to Example 4 except having used 93.7 mg of fixed catalyst B obtained in Example 2 instead of 27.0 mg of fixed catalyst A.
The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 1.
実施例６
内容量１００ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：１２．４８ｍｍｏｌ、実施例１で得られた固定化触媒Ａ：１６．２ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．９３８ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．１８８ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）３．０ｇ、プロピレンカーボネート３０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートを得た。これを１００℃で２４時間、真空乾燥した。得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）およびパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第１表に示す。
Example 6
In an autoclave having an internal volume of 100 ml, bisphenol A: 12.48 mmol, immobilized catalyst A obtained in Example 1: 16.2 mg, tetrabutylammonium bromide 0.938 mmol, benzoquinone 0.188 mmol, synthetic zeolite A-3 powder ( Wako Pure Chemical Co., Ltd., particle size of less than 75 μm) was charged with 3.0 g and 30 ml of propylene carbonate, and carbon monoxide 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were sealed at 25 ° C. After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate was obtained by reprecipitation with methanol. This was vacuum-dried at 100 ° C. for 24 hours. The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 1.
実施例７
内容量１００ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：１２．４８ｍｍｏｌ、実施例２で得られた固定化触媒Ｂ：４５．０ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．９３８ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．１５ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）３．０ｇ、プロピレンカーボネート３０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートを得た。これを１００℃で２４時間、真空乾燥した。得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）およびパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第１表に示す
Example 7
In an autoclave having an internal volume of 100 ml, bisphenol A: 12.48 mmol, immobilized catalyst B obtained in Example 2: 45.0 mg, tetrabutylammonium bromide 0.938 mmol, benzoquinone 0.15 mmol, synthetic zeolite A-3 powder ( Wako Pure Chemical Co., Ltd., particle size of less than 75 μm) was charged with 3.0 g and 30 ml of propylene carbonate, and carbon monoxide 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were sealed at 25 ° C. After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate was obtained by reprecipitation with methanol. This was vacuum-dried at 100 ° C. for 24 hours. The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 1.
実施例８
（第一工程）内容量１００ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：１１・４７ｍｍｏｌ、p-tert-ブチルフェノール２．０２４ｍｍｏｌ、実施例１で得られた固定化触媒Ａ：８１．０ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．９３７ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．９３７ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）３．０ｇ、プロピレンカーボネート３０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートプレポリマーを得た。それを１００℃、２４時間、真空乾燥した。
Example 8
(First step) In an autoclave having an internal volume of 100 ml, bisphenol A: 11.47 mmol, p-tert-butylphenol 2.024 mmol, immobilized catalyst A obtained in Example 1: 81.0 mg, tetrabutylammonium bromide 937 mmol, benzoquinone 0.937 mmol, synthetic zeolite A-3 powder (particle size less than 75 μm, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 3.0 g, propylene carbonate 30 ml, carbon monoxide 6.0 MPa, oxygen 0.3 MPa was enclosed at 25 ° C. . After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate prepolymer was obtained by reprecipitation with methanol. It was vacuum dried at 100 ° C. for 24 hours.
（第二工程）第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマー５００ｍｇにシクロヘキシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを３００ｐｐｍ添加し、内径１．３ｃｍのＳＵＳ管に入れ、窒素ガス１００ｍｌ／分の速度で導入し、１９０℃で２時間、２１０℃で２時間、２３０℃で４時間、計８時間の固相重合を実施し、目的のポリカーボネートを得た。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマーおよび第二工程で得られたポリカーボネートの分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）を第２表に示す。
(Second step) 300 ppm of cyclohexyl triphenylphosphonium tetraphenylborate is added to 500 mg of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step, put into a SUS tube having an inner diameter of 1.3 cm, and introduced at a rate of 100 ml / min of nitrogen gas, Solid phase polymerization was carried out at 190 ° C. for 2 hours, 210 ° C. for 2 hours, and 230 ° C. for 4 hours for a total of 8 hours to obtain the target polycarbonate. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
Table 2 shows the molecular weights (Mn, Mw) of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step and the polycarbonate obtained in the second step.
比較例１
実施例８の第一工程において、p-tert-ブチルフェノールを用いず、ビスフェノールＡ：１２．４８ｍｍｏｌを用いた他は実施例８と同様に実施した。
第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマーおよび第二工程で得られたポリカーボネートの分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）を第２表に示す。
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 8 was carried out except that p-tert-butylphenol was not used and bisphenol A: 12.48 mmol was used in the first step of Example 8.
Table 2 shows the molecular weights (Mn, Mw) of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step and the polycarbonate obtained in the second step.
実施例９
内容量３０ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：４．１６ｍｍｏｌ、実施例３で得られた固定化触媒Ｃ：２１９ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．６２５ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．６２５ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）１．０ｇ、プロピレンカーボネート１０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートを得た。これを１００℃で２４時間、真空乾燥した。得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）およびパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第３表に示す。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
Example 9
In an autoclave with an internal volume of 30 ml, bisphenol A: 4.16 mmol, immobilized catalyst C obtained in Example 3: 219 mg, tetrabutylammonium bromide 0.625 mmol, benzoquinone 0.625 mmol, synthetic zeolite A-3 powder (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.0 g of propylene carbonate having a particle size of less than 75 μm was added, and carbon monoxide 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were sealed at 25 ° C. After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate was obtained by reprecipitation with methanol. This was vacuum-dried at 100 ° C. for 24 hours. The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) with respect to palladium are shown in Table 3. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
実施例１０
実施例９において、固定化触媒Ｃ：１１０ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．３１３ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．３１３ｍｍｏｌに減少させた他は実施例９と同様に実施した。
得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）及びパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第３表に示す。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
Example 10
The same procedure as in Example 9 was performed except that the immobilized catalyst C was reduced to 110 mg, tetrabutylammonium bromide 0.313 mmol, and benzoquinone 0.313 mmol.
The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 3. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
実施例１１
実施例９において、固定化触媒Ｃ：４３．９ｍｇ、ベンゾキノン０．１２５ｍｍｏｌに減少させた他は実施例９と同様に実施した。
得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）及びパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第３表に示す。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
Example 11
The same procedure as in Example 9 was performed except that the immobilized catalyst C was reduced to 43.9 mg and benzoquinone 0.125 mmol in Example 9.
The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) relative to palladium are shown in Table 3. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
参考例１
実施例９において反応終了後に分離した合成ゼオライト及び固定化触媒を１３０℃で２４時間真空乾燥した。内容量３０ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：４．１６ｍｍｏｌ、上記により乾燥させた合成ゼオライト及び固定化触媒（全量）、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．６２５ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．６２５ｍｍｏｌ、プロピレンカーボネート１０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートを得た。これを１００℃で２４時間、真空乾燥した。得られたポリカーボネートの収率及び分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）およびパラジウムに対するターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）を第３表に示す。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
Reference example 1
The synthetic zeolite and the immobilized catalyst separated after completion of the reaction in Example 9 were vacuum-dried at 130 ° C. for 24 hours. Into an autoclave with an internal volume of 30 ml, bisphenol A: 4.16 mmol, the synthetic zeolite dried as described above and the immobilization catalyst (total amount), tetrabutylammonium bromide 0.625 mmol, benzoquinone 0.625 mmol, and propylene carbonate 10 ml were added and monoxide was oxidized. Carbon 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were sealed at 25 ° C. After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate was obtained by reprecipitation with methanol. This was vacuum-dried at 100 ° C. for 24 hours. The yield and molecular weight (Mn, Mw) of the obtained polycarbonate and turnover number (TON) with respect to palladium are shown in Table 3. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
実施例１２
（第一工程）内容量１００ｍｌのオートクレーブに、ビスフェノールＡ：１１．４６ｍｍｏｌ、p-tert-ブチルフェノール２．０２４ｍｍｏｌ、実施例３で得られた固定化触媒Ｃ：１０１．４ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド０．９３８ｍｍｏｌ、ベンゾキノン０．９３８ｍｍｏｌ、合成ゼオライトＡ−３粉末（和光純薬製 粒径７５μｍ未満）３．０ｇ、プロピレンカーボネート３０ｍｌを入れ、一酸化炭素６．０ＭＰａ、酸素０．３ＭＰａを２５℃で封入した。封入した後に容器を閉構造とし、１００℃で２４時間加熱した。反応終了後、濾過により合成ゼオライト及び固定化触媒を分離し、メタノールによる再沈殿によって、目的のポリカーボネートプレポリマーを得た。それを１００℃、２４時間、真空乾燥した。
（第二工程）第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマー５００ｍｇにシクロヘキシルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを３００ｐｐｍ添加し、内径１．３ｃｍのＳＵＳ管に入れ、窒素ガス１００ｍｌ／分の速度で導入し、１９０℃で２時間、２１０℃で２時間、２３０℃で４時間、計８時間の固相重合を実施し、目的のポリカーボネートを得た。ポリカーボネート中の残存パラジウム量は２５ｐｐｍ（測定限界）以下であった。
第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマーおよび第二工程で得られたポリカーボネートの分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）を第４表に示す。
Example 12
(First Step) In an autoclave having an internal volume of 100 ml, bisphenol A: 11.46 mmol, p-tert-butylphenol 2.024 mmol, immobilized catalyst C obtained in Example 3: 101.4 mg, tetrabutylammonium bromide 938 mmol, 0.938 mmol of benzoquinone, 3.0 g of synthetic zeolite A-3 powder (particle size less than 75 μm, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 30 ml of propylene carbonate, and carbon monoxide 6.0 MPa and oxygen 0.3 MPa were enclosed at 25 ° C. . After sealing, the container was closed and heated at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the synthetic zeolite and the immobilized catalyst were separated by filtration, and the target polycarbonate prepolymer was obtained by reprecipitation with methanol. It was vacuum dried at 100 ° C. for 24 hours.
(Second step) 300 ppm of cyclohexyl triphenylphosphonium tetraphenylborate is added to 500 mg of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step, put into a SUS tube having an inner diameter of 1.3 cm, and introduced at a rate of 100 ml / min of nitrogen gas, Solid phase polymerization was carried out at 190 ° C. for 2 hours, 210 ° C. for 2 hours, and 230 ° C. for 4 hours for a total of 8 hours to obtain the target polycarbonate. The amount of residual palladium in the polycarbonate was 25 ppm (measurement limit) or less.
Table 4 shows the molecular weights (Mn, Mw) of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step and the polycarbonate obtained in the second step.
比較例２
実施例１２において、p-tert-ブチルフェノールを用いず、ビスフェノールＡ：１２．４８ｍｍｏｌを用いた他は実施例１２と同様に実施した。
第一工程で得られたポリカーボネートプレポリマーおよび第二工程で得られたポリカーボネートの分子量（Ｍｎ，Ｍｗ）を第４表に示す。
Comparative Example 2
The same procedure as in Example 12 was performed except that p-tert-butylphenol was not used and bisphenol A: 12.48 mmol was used.
Table 4 shows the molecular weights (Mn, Mw) of the polycarbonate prepolymer obtained in the first step and the polycarbonate obtained in the second step.
本発明のポリカーボネート製造用触媒は、パラジウム化合物とレドックス触媒能を有する金属化合物を特殊なポリマーにより固定化したものであり、パラジウムのクラスターが形成せず、安定してポリカーボネートを製造できる。また、本発明のポリカーボネート製造用触媒は、反応終了後、濾過等により容易に分離することができ、該触媒を分離したポリカーボネート中に残存金属量が殆ど存在しない。従って、本発明のポリカーボネート製造用触媒は、繰返し使用が可能で触媒効率が高く、高いターンオーバーナンバー（ＴＯＮ）でポリカーボネートを製造することができる。
更に、本発明のポリカーボネート製造方法では、有害な塩素ガスやホスゲン、環境に悪影響を与えると考えられるジクロロメタンやクロロホルムのようなハロゲン化有機溶媒を用いずに、上記２段階の製造工程により分子量の大きい高品質のポリカーボネートを効率良く製造することができる。
なお、本発明の触媒系は、ジヒドロキシ化合物でけでなく、モノヒドロキシ化合物のカルボニル化にも有用であり、ジフェニルカーボネートの合成にも適用可能である。
The polycarbonate production catalyst of the present invention is obtained by immobilizing a palladium compound and a metal compound having redox catalytic ability with a special polymer, and does not form a palladium cluster, and can stably produce a polycarbonate. Further, the polycarbonate production catalyst of the present invention can be easily separated by filtration or the like after completion of the reaction, and there is almost no residual metal amount in the polycarbonate from which the catalyst has been separated. Therefore, the polycarbonate production catalyst of the present invention can be used repeatedly, has high catalyst efficiency, and can produce polycarbonate with a high turnover number (TON).
Furthermore, in the polycarbonate production method of the present invention, the molecular weight is increased by the above two-stage production process without using harmful chlorine gas, phosgene, and halogenated organic solvents such as dichloromethane and chloroform which are considered to adversely affect the environment. High quality polycarbonate can be produced efficiently.
The catalyst system of the present invention is useful not only for dihydroxy compounds but also for carbonylation of monohydroxy compounds, and can also be applied to the synthesis of diphenyl carbonate.
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