JPH1036323A - ジアリールカーボネートの連続製造法 - Google Patents

ジアリールカーボネートの連続製造法

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JPH1036323A
JPH1036323A JP9100764A JP10076497A JPH1036323A JP H1036323 A JPH1036323 A JP H1036323A JP 9100764 A JP9100764 A JP 9100764A JP 10076497 A JP10076497 A JP 10076497A JP H1036323 A JPH1036323 A JP H1036323A
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/01Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from carbon monoxide and oxygen

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒に害を与えることなく、芳香族ヒドロキ
シ化合物を一酸化炭素および酸素と反応させることによ
り、ジアリールカーボネートの経済的、連続的製造を可
能にする、増大した活性および選択性を持つ方法を提供
する。 【解決手段】 白金族金属、共触媒、四級塩および塩基
の存在下で、特に芳香族ヒドロキシ化合物を酸化的にカ
ルボニル化することによるジアリールカーボネートの製
造法において、触媒が固相配置または流動相状の担持触
媒として使用され、そして反応が凝縮相で行われる。共
触媒も好ましくは担体に付いている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフェノール
のような芳香族ヒドロキシ化合物を、一酸化炭素および
酸素と、触媒、共触媒、四級塩および塩基の存在下で反
応させることによるジアリールカーボネートの製造方法
に関し、ここで固相配置または流動相状の担持触媒が反
応に使用され、そして反応は凝縮相中で行われ、反応水
が反応ガスで連続的に除去され、反応溶液が連続的に排
出され、生成したジアリールカーボネートは反応溶液か
ら抽出、結晶化または蒸留により分離されるこの方法
は、結晶化または蒸留による損失が無く高純度のジアリ
ールカーボネートを生成する処理であり、そして残存す
る反応溶液は反応槽に戻される。
【0002】
【従来の技術】均質な貴金属触媒の存在下で、芳香族ヒ
ドロキシ化合物を一酸化炭素と酸化的に反応させること
により、有機カーボネートを製造することが知られてい
る(DE-OS 28 15 512)。この使用される貴金属は好まし
くはパラジウムである。共触媒、例えばマンガンまたは
コバルトの塩、塩基、四級塩、種々のキノンまたはヒド
ロキノンおよび乾燥剤も使用できる。反応は溶媒中、好
ましくは塩化メチレン中で行うことができる。しかしこ
の反応を工業規模にスケールアップすることは、貴金属
が決定的な経費的要因であるので、複雑な様式で回収し
なければならない均一な貴金属触媒を使用するために困
難である。貴金属触媒の損失は、高い経費で補わなけれ
ばならず、そしてその上、貴金属触媒の残渣が生成物中
に残ることはない。しかし、ジアリールカーボネートを
生成するために、芳香族ヒドロキシ化合物の酸化的カル
ボニル化に使用するための、触媒系の経済的かつ効率的
回収システムはこれまで知られていない。
【0003】特公平4−257 546号および特公平4−261
142号公報は各々、1つの実施例でシリコンカーバイド
ペレットが蒸留カラム中の担持触媒用の材料として使用
される担持触媒を記載している。苛酷な条件(高圧、高
温)が関心のある例として採用されたが、この触媒は大
変低い空間/時間収量(space/time yield)を可能とする
だけで、そのような担持触媒を用いた芳香族カーボネー
トの経済的製造は不可能であった。特公平4−257 546
号公報はまた、蒸留カラム中の蒸留による反応水の連続
的除去も記載し;残りの反応生成物は蒸留底で貴金属と
共に排出される。この方法の不利益は、反応水を除去す
るために、反応が蒸留カラム中で行われなければならな
いことであり、この蒸留カラムの設計は短い滞留時間を
可能とするだけで、そして揮発性の化合物を取り出すた
めに適するだけである。また当業者はガスの溶解性が、
この場合はCO/O2反応ガスであるが、蒸留条件下では大
きく減少することも知っている。従来の様式で操作され
る蒸留カラムは、その垂直軸に沿って鋭い温度勾配を有
し、この勾配を維持するためには大変高い底の温度が要
求される。これらの条件下で、底に蓄積する触媒系はか
なりの被害を被り、その結果、触媒の損失、ジアリール
カーボネートの分解およびさらに2次反応を生じる。そ
の結果この方法で達成できるわずか17.8g/リットル×
時間の空間/時間収量は、大変低い。このように蒸留カ
ラムは、芳香族ヒドロキシ化合物を酸化的にカルボニル
化してジアリールカーボネートを生成するための反応槽
として適していない。別の不利益は、これらの空間/時
間収量には極度に高い触媒経費がかかることである。し
たがって特公平4−257 546号公報の実施例1では、全
3g/時間のパラジウム化合物および14.4g/時間の四
級アンモニウム塩が、時間あたり182gのフェノール付加
で使用される。前述した時間あたり35gのジフェニルカ
ーボネートの収量では、1時間あたり16.3gの触媒サイ
クルが達成されるだけである。これはこの方法を使用し
て、少なくとも30gの純粋なパラジウム(約90gのパラジ
ウム化合物に相当する)が、1キログラムのジフェニル
カーボネートを製造するために必要であることを意味し
ている。これでは触媒のために大変高い投資経費を伴
う。反応生成物から貴金属触媒を分離および回収する問
題は、未だに解決されないので、反応を経済的に開発す
ることは不可能であった。この方法で要求されるよう
な、150から180℃の高温で大量のハリドを使用すること
は、主に腐食の問題を生じ、高いプラントおよび装置の
経費が伴う。当業者は、前述の反応条件下で、好ましく
は塩として使用される四級塩のヨウ化物が、安定でなは
く、かつ大部分がヨウ素に酸化されることを知ってい
る。これにより四級塩のかなりの損失および2次産物の
形成を生じ、この方法の選択性および経済的可能性にさ
らに深刻な打撃を与える。
【0004】特公平4−261 142号公報は、特公平4−2
57 546号公報と同じ様式で操作される方法を記載してい
るが、滞留時間を増すために、さらなる反応槽をカラム
に連結しているという差異がある。上記の腐食、触媒コ
ストおよび四級塩の損失、ならびに付随する2次反応の
問題は、この応用では解決されない。また提案された装
置も、反応槽として蒸留カラムを使用することから生じ
るすべての不利益が起こるので有利ではない。一方、滞
留時間はさらなる反応槽のために実際、増加するが、提
案された設計は反応槽内でかなりの逆混合を生じて2次
反応がかなりの程度で進行するので、選択性が低下す
る。したがって、特公平4−261 142号公報の実施例1
では、選択性が特公平4−257 546号公報の対応する実
施例1の99%と比較して、97%しか達成されない。約9
g/リットル×時間で、この方法を用いて達成できる空
間/時間収量は、未だに特公平4−257 546号公報の方
法よりも低い。さらなる反応槽が、反応水の効果的除去
を不可能とする。実際、提案された方法では、反応中に
反応槽内で生成する反応水が、続いて蒸留カラム中で除
去されるだけである。このような反応条件下で、反応槽
中で生成するカーボネートは再度、加水分解的に開裂さ
れ、その結果、大変低い転換レベルが達成できるだけで
ある。
【0005】このように触媒に害を与えることなく、方
法の性能を経済的にし、増加した空間/時間収量で連続
的様式を可能にする、芳香族ヒドロキシ化合物を一酸化
炭素および酸素と反応させることによる、ジアリールカ
ーボネートの製造方法はこれまでに知られていない。し
たがって生じる目的は、触媒に害を与えることなく、芳
香族ヒドロキシ化合物を一酸化炭素および酸素と反応さ
せることにより、ジアリールカーボネートの経済的、連
続的製造を可能にする、増大した活性および選択性を持
つ方法を提供することである。
【0006】
【発明の構成】今回、驚くべきことには、もし反応が凝
縮相で固相配置または流動相状の担持触媒の存在下で行
われ、反応溶液が連続的に反応槽から排出され、形成し
たジアリールカーボネートが反応溶液から結晶化、蒸留
または抽出により分離されれば、上述の不利益を克服で
きることが判明し、この方法はさらなる結晶化または蒸
留による損失がほとんど無く、高純度のジアリールカー
ボネートを生じる処理であり、そして残存する反応溶液
は反応槽に戻る。
【0007】したがって本発明は、式 R1−O−CO−O−R1 (I) のジアリールカーボネートを式 R1−OH (II) 式中、R1は非置換または置換C6−C15アリール、好ま
しくは非置換ま たは置換フェニル、特に好ましくは非
置換フェニルを意味する、の芳香族ヒドロキシ化合物
と、一酸化炭素および酸素を用いて、30−200℃、好ま
しくは30−150℃、特に好ましくは40−120℃で、1-120
バール、好ましくは2−80バール、特に好ましくは5−
25バールで、触媒として白金族金属または白金族金属の
化合物、共触媒、四級塩および塩基の存在下で反応させ
ることにより連続的に製造する方法を提供し、この反応
は触媒を固相配置または流動相状の担持触媒として使用
し、そして反応が凝縮相で行われることが特徴である。
【0008】本発明の方法はジフェニルカーボネートの
形成を例に取り、以下の式により表すことができる: 2C65-OH+CO+1/2O2→(C65O)2CO+H2
O。
【0009】本発明に使用でき、そしてそれにジアリー
ルカーボネートが基づいている芳香族ヒドロキシ化合物
は、例えばフェノール、o-、m-またはp-クレゾール、o
-、m-またはp-クロロフェノール、o-、m-またはp-エチ
ルフェノール、o-、m-またはp-プロピルフェノール、o
-、m-またはp-メトキシフェノール、2,6-ジメチルフェ
ノール、2,4-ジメチルフェノール、3,4-ジメチルフェノ
ール、1-ナフトール、2-ナフトール、o-、m-、p-フェニ
ルフェノールおよびビスフェノールA、好ましくはフェ
ノールである。芳香族ヒドロキシ化合物が置換される場
合、これは一般的にC1-C4アルキル、C1-C4アルコキシ、
フッ素、塩素もしくは臭素または残基HO-C6H4-C(CH3)2-
を意味する1または2個の置換基を有する。
【0010】反応性の状態で、本発明の方法に利用でき
る担持触媒は、白金族金属として計算され、そして触媒
の総重量に対して0.01−15重量%、好ましくは0.05−10
重量%の白金族金属または白金族金属の化合物、好まし
くは白金族金属ハリドまたは白金族金属ハリドを含む錯
体化合物、あるいは反応条件下で白金族金属、白金族金
属ハリドまたは白金族金属ハリドを含む錯体化合物に転
換できる化合物を含む。考えられる白金族金属は、Pt、
Ir、Pd、RuもしくはRh、またはこれらの2つ以上であ
る。しかしPdおよびRhまたはその混合物、特にPdが好ま
しい。触媒はまた、金属として計算され、そして触媒の
総重量に対して0.01−15重量%、好ましくは0.05−10重
量%の量でメンデレエフの元素周期律のIB、IIB、III
A、IVA、IVB、VB、VIB、VIIB族からの、鉄族
(原子番号26−28)からの、または希土類金属(原子番
号58-71)からの共触媒的に活性な金属化合物を含んでも
よい。そのような触媒は完全な不均一触媒系として存在
するので、反応生成物の触媒画分との混合および混入を
回避する。
【0011】適当な触媒担体は、様々に提供される炭
素、要素酸化物(element oxides)、要素炭化物(element
carbides)または要素塩(element salt)に基づいた任意
の工業的に通常の触媒担体である。炭素を含有する担体
の例は、コークス、黒鉛、カーボンブラックまたは活性
炭である。要素酸化物触媒担体の例は、Si02(天然また
は合成シリカ、石英)、Al2O3(α、γ-Al2O3)、アルミ
ナ、天然および合成アルミノ珪酸塩(ゼオライト)、Ti
O2(金紅石、鋭錐石)、ZrO2またはZnOである。要素炭化
物および塩の例は、とりわけSiC、AlPO4、BaSO4、CaCO3
である。これらは化学的に均一な純粋物質として、およ
び混合物としての両方で使用できる。塊および粉末の両
状態の材料が、触媒担体として本発明の使用に適する。
担持触媒が固定床として配置されている場合、担体は好
ましくは、例えば球、筒、棒、中空筒、環等の状態の成
型された形として使用される。触媒担体は、場合によっ
てはさらにSiO2またはAl2O3のような触媒担体または結
合剤を加えて押出し、錠剤に調製し、そしてか焼するこ
とにより、さらに改良してもよい。本発明に使用する触
媒担体の調製およびさらなる加工は、当業者には周知で
ある。貴金属は例えば浸漬、沈殿または吸着により、既
知の方法を使用して適用できる。
【0012】担持触媒が共触媒を未だ含まない場合は、
共触媒を反応溶液に加える。この共触媒は上述のメンデ
レエフの元素周期律のIB、IIB、IIIA、IVA、IVB、
VB、VIB、VIIB族からの、鉄族(原子番号26−28)
の、または希土類金属(原子番号58-71)の金属化合物で
あり、ここで金属は種々の酸化状態で使用できる。本発
明の方法を限定するわけではないが、Mn、Cu、Co、V、
Zn、CeおよびMoを好適であると言うことができ、Mn、C
o、Cu、MoおよびCeが特に好ましい。金属は、例えばハ
リド、酸化物、C2−C6カルボン酸のカルボキシレート、
ジケトネートまたはニトレートとして、ならびに例えば
一酸化炭素、オレフィン、アミン、ニトリル、ホスフィ
ンおよびハリドを含むことができる錯体化合物として使
用できる。本発明の方法にはマンガン(II)化合物、特
に好ましくはマンガン(II)錯体、大変特別に好ましく
はマンガン(II)アセチルアセトネートが使用される。
共触媒は完全な反応混合物中の濃度が0−20重量%、好
ましくは0−5重量%、特に好ましくは0−2重量%と
なるような量で使用される。ここで記載する下限0(ゼ
ロ)は、共触媒が上記の様式で触媒支持体に付いている
場合である。
【0013】本発明の方法の使用に適する適当な四級塩
は、有機残基として同一または異なるC6−C10アリー
ル、C7−C12アラルキルおよび/またはC1−C20アルキル
残基を、そしてアニオンとしてハリド、テトラフルオロ
ボレートまたはヘキサフルオロホスフェートを、または
その2つ以上の混合物を持つアンモニウムおよびホスホ
ニウム塩である。有機残基としてC6−C10アリール、C7
−C12アラルキルおよび/またはC1−C20アルキル残基
を、そしてアニオンとしてハリドを含有するアンモニウ
ム塩が好ましく、テトラブチルアンモニウムブロミドが
特に好ましい。そのような四級塩の量は、反応混合物の
重量に対して0.1−50重量%である。この量は好ましく
は0.5−15重量%、特に好ましくは1−5重量%である。 任意の望ましい塩基またはその混合物を、有機または無
機性のいずれでも本発明の方法に使用できる。本発明の
方法を限定するわけではないが、挙げることができる無
機塩基の例は、例えばアルカリ金属フェノラートのよう
な式(II)の芳香族ヒドロキシ化合物のアルカリ金属塩
と一緒の、アルカリ金属水酸化物およびカーボネート、
C2−C12カルボキシレートまたは他の弱酸の塩である。
アルカリ金属フェノラートの水和物も、もちろん本発明
の方法に使用できる。本発明の方法を限定するわけでは
ないが、挙げることができるそのような水和物の例は、
ナトリウムフェノラート三水和物である。しかし加える
水の量は好ましくは、1モルの塩基あたり最大5モルの
水を使用するように算出される。より高濃度の水は、一
般的に生成されるカーボネートの悪い転換および分解を
生じる。本発明の方法を限定するわけではないが、挙げ
ることができる有機塩基は、有機残基として同一または
異なるC6−C10アリール、C7−C12アラルキルおよび/ま
たはC1−C20アルキル残基を、例えばトリエチルアミ
ン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオク
チルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルジメチ
ルアミン、ジオクチルベンジルアミン、ジメチルフェニ
ルエチルアミン、1-ジメチルアミノ-2-フェニルプロパ
ン、ピリジン、N-メチルピペリジン、1,2,2,6,6-ペンタ
-メチルピペリジンのようなピリジン塩基または水素化
ピリジン塩基と一緒に有する三級アミンである。好まし
くは使用する塩基は、芳香族ヒドロキシ化合物のアルカ
リ金属塩であり、特に好ましくは反応して有機カーボネ
ートも生成する芳香族ヒドロキシ化合物のアルカリ金属
塩である。これらのアルカリ金属塩はリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム塩である。
リチウム、ナトリウムおよびカリウムフェノラートが好
ましく使用され、特にに好ましくはナトリウムフェノラ
ートである。塩基の量は反応混合物の重量に対して0.01
−20重量%である。この量は好ましくは0.05−15重量%
であり、特に好ましくは0.1−5重量%である。
【0014】塩基は反応混合物に、固体状の純粋な化合
物として、または融成物として加えることができる。本
発明の別の態様では、塩基は反応混合物に0.1-80重量
%、好ましくは0.5−65重量%、特に好ましくは1−50
重量%の塩基を含有する溶液として加えられる。この場
合に使用する溶媒は、反応させるフェノールのようなア
ルコールまたはフェノールの両方、および不活性溶媒で
よい。挙げることができる溶媒の例は、ジメチルアセト
アミド、N-メチルピロリジノン、ジオキサン、t-ブタノ
ール、クミルアルコール、イソアミルアルコール、テト
ラメチルウレア、ジエチレングリコール、ハロゲン化炭
化水素(例えば、クロロベンゼンまたはジクロロベンゼ
ン)およびエーテルである。これらの溶媒を単独で、ま
たは互いに望ましく組み合わせて使用できる。本発明の
1つの態様は、このように溶媒を用いて希釈したフェノ
ール融成物に塩基を溶解することから成る。この塩基は
芳香族ヒドロキシ化合物の融成物、特に好ましくは反応
して有機カーボネートを生成する芳香族ヒドロキシ化合
物の融成物に溶解する。特に大変好ましく加えられる塩
基は、フェノールに溶解され、これは好ましくはさらに
上述の種類の溶媒を用いて分散することを意味する。
【0015】本発明の方法は、30−200℃、好ましくは3
0−150℃、特に好ましくは40−120℃で、そして1−120
バール、好ましくは2−80バール、特に好ましくは5−
25バールで行う。 本発明の方法は好ましくは溶媒無しで、すなわち反応さ
せる芳香族ヒドロキシ化合物の融成物のみで行われる。
塩基を溶解するための例として上述した種類の不活性溶
媒も、もちろん使用することができる。
【0016】本発明の方法のために、反応ガスは一酸化
炭素(CO)および酸素(O2)から成る。さらに不活性ガス
も存在できる。反応ガスは1リットルの反応溶液あたり
1−100000NI、好ましくは1リットルの反応溶液あたり
5−50000NI、そして特に好ましくは1リットルの反応溶
液あたり10−10000NIの量で導入される。
【0017】成分COおよびO2の組成は、広範な濃度限界
で変動できるが、1:(0.001−1.0)のCO:O2のモル比(COを
基準として)、好ましくは1:(0.01−0.5)、そして特に好
ましくは1:(0.02−0.3)で都合よく確立される。これら
のモル比で、O2の部分圧は起爆性のCO/O2ガスを形成す
る危険性を伴うことなく、高い増加した空間/時間収量
を達成するために十分高い。この成分は特別な純度要求
性を条件とすることはなく、COの供給源として合成ガス
を、そしてO2の供給源として空気を使用することができ
るが、例えば硫黄またはその化合物のような触媒毒が導
入されないことを確実にすることに注意しなければなら
ない。本発明の方法の好適な態様では、純粋なCOおよび
純粋なO2を使用する。本発明の方法の別の好適な態様で
は、COおよびO2を互いに独立して分配する。この場合、
O2は不活性ガスと一緒に分配されてもよい。単一の反応
槽の代わりに連続反応槽を使用する場合、O2を好ましく
は、各反応槽中で最適なO2濃度が確実となるように別個
に分配する。本発明の方法において反応ガスの不活性成
分は、窒素、水素、希ガスおよび反応条件下で安定な有
機化合物でよく、これらは好ましくは水と共沸混合物を
形成する。反応ガス中の不活性ガスの濃度は、0−30容
量%、好ましくは0−15容量%、特に好ましくは0−5
容量%でよい。0容量%濃度とは不活性ガスが無い好適
状態の特別な場合を表す。
【0018】例えば分縮器、プレートまたはパッキンが
付いた蒸留カラムおよび当業者には周知の他の装置のよ
うな、廃ガス流中に位置する分離ユニットにより、同伴
フェノールまたは溶媒の大部分を反応槽に戻すことがで
きる。好適な態様では、水で濃縮された過剰な反応ガス
は、水を分離した後に反応層に戻すことができる。水は
反応ガスから既知の手段を使用して、例えば吸収、吸
着、または好ましくは加圧ガスを冷却し、そして水を凝
縮させることにより分離できる(ウルマンの工業化学辞
典:Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistr
y、第5版、A5巻、第203頁以下参照、ワインハイム:W
einheim、1986;ウルマンの工業化学辞典:Ullmann's E
ncyclopedia of Industrial Chemistry、第5版、A12
巻、第169頁以下参照、1989)。
【0019】本発明の方法に考えられる反応槽は、蒸留
カラムとは対照的に、COおよびO2の永久ガスを除く中の
すべての反応物が凝縮相に存在するものである。触媒は
固相配置または流動相であってよい。触媒が流動相で存
在するためのそのような反応槽の例は、撹拌タンク、流
動床反応槽および気泡カラムであり、ここでこれらは別
個の反応槽として、または連続反応槽として使用でき
る。連続反応槽は連続して連結された2−15個、好まし
くは2−10個、特に好ましくは2−5個の反応槽を含ん
で成ることができる。
【0020】担持触媒が粉末として使用されるならば
(流動相用に)、使用する撹拌容器は反応成分を混合す
るために、この目的に適する撹拌棒を装備している;気
泡カラムおよび流動床反応槽では、反応混合物はCOおよ
びO2により混合される。撹拌容器または気泡カラム中
で、担持触媒粉末を懸濁液として使用する時、導入され
る芳香族ヒドロキシ化合物の量に対して0.001−50重量
%、好ましくは0.01−20重量%、特に好ましくは0.1−1
0重量%の担持触媒粉末を使用する。
【0021】懸濁された触媒は反応混合物から、例えば
濾過、静置または遠心により分離し、そして反応槽に戻
すことができる。反応混合物の液体画分は、もちろん焼
結フィルターを通して反応槽から排出することもできる
が、ここで触媒は反応槽に残る。
【0022】好適な態様では、撹拌タンク、気泡カラ
ム、固定床反応槽、トリックル−床反応槽またはこれら
連続した反応槽中で、不均一な担持触媒は固相に配置し
て使用され、ここで異なる種類の反応槽が一連の反応槽
中に同時に存在することもできる;そのような反応槽
は、ウルマンの工業化学辞典:Ullmann's Encyclopedia
of Industrial Chemistry、第5版、1989、B4巻、B
部、第98頁以下参照、に記載されている。ガスおよび流
動相が対向して、または同方向に通過できる連続操作の
場合、ならびに固定床触媒上のトリックル相の場合、1
時間あたり1グラムの担持触媒について、0.01−20g、
好ましくは0.05−10g、特に好ましくは0.1−5gの芳香
族ヒドロキシ化合物の付加である。固相に配置されてい
る担持触媒は長期間、反応槽に留まることができる。
【0023】本発明の方法に使用する気泡カラムおよび
類似する反応槽は、以下の種類のものである:単純な気
泡カラム、例えば平行チャンバーが付いた気泡カラムの
ようなインサート付き気泡カラム、スクリーン板または
1−空孔板に連続して連結した気泡カラム、パッキン、
静電ミキサーが付いた気泡カラム、パルススクリーン板
気泡カラム;例えばジャイアントループ反応槽、下降ル
ープ反応槽、ジェットループ反応槽、フリージェットル
ープ反応槽、ジェットノズル反応槽のようなループ反応
槽;浸漬流動多孔分散管を装備した気泡カラム、下降/
上流気泡カラムおよび当業者には周知の他の気泡カラム
反応槽(H.Gerstenberg,Chem.Ing.Tech.61(1979) no.
3、第208-216頁;W.D.Deckwer,リアクションズテクニッ
ク イン ブラゼンザウレン(Reaktionstechnik in Blas
ensaulen)、オットー ザレ ファーラーグ:Otto Salle
Verlag、1985)。好適な態様では、気泡カラム反応槽お
よび連続して連結された気泡カラムは、例えば連続して
連結している気泡カラムおよびループ反応槽のように、
ガスおよび流動相の効果的混合を可能にするように使用
される。液体および反応ガスの完全な混合を維持するた
めに、分配および再分散デバイスを気泡カラム反応槽の
長軸に沿って配置することができる。使用される固定さ
れた再分散デバイスは、1−空孔板、多孔板、スクリー
ン板および当業者に周知の他のインサートである。その
ような反応槽は既知であり、そして例えばCatal.Rev.-S
ci.-Eng.(1995)、第37(2)巻、第227-309頁に記載されて
いる。添加時に反応ガスの液相への最初の分散は、多孔
性焼結板、多孔板、スクリーン板、注入管、ノズル、ガ
ス分散環および当業者に既知のさらなる分散デバイスの
ような従来のデバイスを用いて達成できる。
【0024】本発明の方法の好適な態様において、方法
は単一の反応槽中で、または連続反応槽で連続的に操作
される。図1、2および3は1つ、または3つの反応槽
(A、BおよびC)を用いた操作様式の例を表し、ここ
で本発明の操作様式はこれらの実施例に限定されるわけ
ではない。
【0025】本発明の方法の態様の1例は、上述の濃縮
状態の反応系の成分(芳香族ヒドロキシ化合物、塩基、
四級塩および場合によっては共触媒)の溶液をライン
(1)、図1、を通して反応槽(A)に連続的に添加す
ることが含まれる。液体反応成分は、場合によっては目
的とする反応温度に上流加熱ユニット(E)の手段によ
り加熱することができる。(A)から排出される液相
は、反応槽の下端から排出され、そして処理のためにラ
イン(4)を通る。連続的に操作される反応槽中の望ま
しい充填レベルは、既知の方法を使用して制御される。
部分流は場合によっては、ライン(3)を通って(A)
に戻される。液体反応成分は場合によっては、上流加熱
ユニット(F)により目的の反応温度に再加熱すること
ができる。COおよびO2から成る反応ガスは、ライン
(5)または(5')を通って(A)の下端に導入さ
れ、そして場合によってはプレヒーター(G)または
(G')により反応温度に前以て前加熱することができ
る。O2はCOおよび不活性ガスから独立して分配するか、
または不活性ガスと一緒に分配してよい。O2を別個に分
配する場合、ライン(9)およびプレヒーター(D)を
通って進む。COおよびO2はここで、撹拌タンクの場合は
多孔分散管撹拌機を通して、または他のガス分散ユニッ
トにより上記の量の反応混合物中に分散される。過剰な
反応ガスはライン(8)を介して、反応水および同伴抽
出物(II)と一緒に反応槽を出る。抽出物(II)のほと
んどの部分は、分離器(H)で分離され、そして反応槽
(A)に戻る。反応水と一緒に過剰な反応ガスが、ライ
ン(8')を介して反応槽を出る。反応水は反応ガスか
ら既知の様式で除去される。次に反応ガスは、消費した
反応ガスの代わりと一緒に反応槽(A)に導入される。
【0026】連続反応槽を使用する時(図2および
3)、上述の液体反応成分を第一反応槽(A)に分配
し、そして場合によっては上流加熱ユニット(M)で目
的の反応温度に予め加熱することができる。それらは好
ましくは液体状態でライン(1)を通って反応槽の上端
に導入される。
【0027】各反応槽から排出される液相が反応槽の下
端で排出され、そしてライン(2)および(3)を通ってそ
れぞれ次の反応槽(B)または(C)に導入される。生成物
流は、ライン(4)を通って排出され、そして処理のため
に進む。連続操作反応槽中の望ましい充填レベルは、既
知の方法を使用して制御する。連続反応槽を使用する場
合、ガス相は液体の連続的に流れている流れを横切って
(図2)または逆流して(図3)通過する。これと関連
して、横切ってとは反応ガスがライン(12)、(13)お
よび(5)(図2)を介して分配され、そして各々が再度、
反応水および同伴抽出物(II)と一緒にライン(8)、
(7)および(6)(図2)を通って各反応槽の上端で排出さ
れることを意味し、すなわち反応ガスは液相の流れの方
向を横断して反応槽を通過する。O2が別個に分配される
場合、これはライン(9)、(14)および(15)を通る。
抽出物(II)は分離器(H)、(I)および(J)で分離さ
れ、そして適切な反応槽に戻る。過剰な反応ガスは反応
水と一緒に、ライン(8')、(7')および(6')を介して
反応槽から出る。いったん廃ガス流が混合すると、反応
水は反応ガスから既知の様式で除去される。この反応ガ
スを反応槽(A)、(B)および(C)に、消費された反応ガ
スの代わりと一緒に再度導入する。分配された反応ガス
の総量は、個々の反応槽間で随意に分配される。個々の
反応槽は好ましくは、液相および逆流して流れているガ
ス相で操作される。
【0028】逆流操作(図3)は、反応ガスがライン
(5)を介して最終反応槽(図3の反応槽C)に分配さ
れ、図3の第一反応槽(A)から最終反応槽(C)に流
れる液相の流れに対して、連続的にライン(6)および
(7)を通過し、そして続く反応槽(B)および(A)
のより下端で再導入されることを意味する。O2が別個に
分配される場合、O2ははライン(9)、(14)および(1
5)を通る。液相が分配され、そして横断操作と同じ様
式で反応槽を通過する。過剰な反応ガスは反応水および
同伴抽出物(II)と一緒に、ライン(8)を通って第一
反応槽(図3のA)の上端で排出される。抽出物(II)
の大部分が分離器(H)中で分離され、そして反応槽
(A)に戻る。過剰な反応ガスは反応水と一緒に、ライ
ン(8')を通って反応槽を出る。反応水は反応ガスか
ら既知の様式で除去され、そして次に反応ガスは消費さ
れた反応ガスの代わりと一緒に、反応槽(C)に再導入
される。
【0029】液体反応混合物は、例えば蒸留、結晶化ま
たは抽出により処理することができる。蒸留による処理
の場合には、未反応の芳香族ヒドロキシ化合物が最初に
分離される。さらなる工程では、芳香族カーボネートが
単離される。残渣中に残る触媒成分(四級塩、塩基、場
合によっては共触媒)は、回収そして再使用できる。結
晶化による処理の場合は、反応溶液を反応槽から排出
し、冷却そして適切な様式で種をまく。第一工程で結晶
が分離され、これはジアリールカーボネートおよび芳香
族ヒドロキシ化合物の混合物から成る。これは例えば、
管状晶出装置中での分別メルト結晶化により、または例
えば撹拌タンク中での懸濁結晶化により行うことができ
る。分別メルト結晶化の場合には、2次生成物および反
応系の残渣(四級塩、塩基、場合によっては共触媒)が
滲出により結晶から分離され、そして溶成物と一緒に反
応槽に戻る。懸濁結晶化の場合は、2次生成物および反
応系の残渣(四級塩、塩基、場合によっては共触媒)
が、無水洗浄溶液、好ましくはジアリールカーボネート
および芳香族ヒドロキシ化合物の混合物を用いて、結晶
から洗い出される。次にこの溶成物および洗浄溶液は、
さらに処理することなく反応槽に戻される。このように
して精製された結晶は、これはジアリールカーボネート
および芳香族ヒドロキシ化合物の混合物から成るが、結
晶化または蒸留により高純度ジアリールカーボネート中
への損失が無く、そしてこの処理により生じる芳香族ヒ
ドロキシ化合物は反応槽に戻される。
【0030】抽出による処理の場合には、反応溶液は反
応槽から排出され、選択的な抽出剤と激しく混合され、
そして次に相が分離する。生成した抽出相は芳香族カー
ボネートおよび芳香族ヒドロキシ化合物が減少し、そし
て尚、均質な反応成分(四級塩、塩基、場合によっては
共触媒)に加えて、わずかに溶解した抽出物を含む。こ
れらの溶解した抽出物画分は、例えば蒸留により分離さ
れ、そして抽出工程に戻すことができる。次に減少した
抽出相が反応相に戻る。明らかな抽出物相は、抽出剤に
加えてわずかな芳香族ヒドロキシ化合物、かすかな触媒
系の痕跡を含有する芳香族カーボネートを含む。いった
ん抽出物が分離され(例えば、蒸留により)、そして抽
出工程に戻されると、残渣は結晶化または蒸留により高
純度ジアリールカーボネートに処理され、この処理から
生じる芳香族ヒドロキシ化合物は反応層に戻される。
【0031】
【実施例】実施例1 微粉担持触媒の調製: a)パラジウムおよびマンガンを用いた二酸化チタン粉
末の表面修飾 40.5g(0.16mol)の硝酸マンガン(II)4水和物の300ml溶
液(水中)を、283.5gの二酸化チタン粉末(ノルトン;N
orton)スラリー(1500mlの水中)に加えた。希釈した水
酸化ナトリウム溶液でアルカリpHとした。懸濁液を吸
引濾過し、水で洗浄し、100℃で乾燥し、そして300℃で
3時間加熱処理した。マンガン−ドープ担体のスラリー
を1500mlの水中で調製し、そして15%パラジウムを含有
する50gのテトラクロロパラジウム(II)ナトリウムを
含有する300mlの溶液と合わせた。希釈した水酸化ナト
リウム溶液でアルカリpHとした。懸濁液を吸引濾過
し、洗浄そして100℃で乾燥した。この触媒は、各々金
属として計算して2.5%のPdおよび3%のMnを含んだ。
【0032】b)パラジウムおよびコバルトを用いた二
酸化チタン粉末の表面修飾 283.5gの二酸化チタン粉末(ノルトン)を、18.75gの臭化
パラジウム(II)(0.07mol)、28.5gの臭化ナトリウム
(0.28mol)および33.4gの臭化コバルト(II)(0.15mol)の
溶液(1500mlの水中)に加えた。希釈した水酸化ナトリウ
ム溶液でアルカリpHとした。懸濁液を吸引濾過し、洗
浄し、100℃で乾燥した。この触媒は、各々金属として
計算して2.5%のPdおよび3%のCoを含んだ。 c)パラジウムを用いた二酸化セリウム粉末の表面修飾 25gの二酸化セリウム粉末(ストレム:Strem)を、2.28g
(2.5mmol)のビス(テトラブチルアンモニウム)テトラブ
ロモパラデート溶液(500mlの試薬級ジクロロメタン中)
に加えた。次に混合物を5時間撹拌し、そして吸引濾過
した。生成した担持触媒を、50℃で17時間、真空下(30
mbar)で乾燥した。パラジウム含量の原子吸光分光法に
よる測定では、この担持触媒が、1.0重量%のパラジウ
ムを含有することが明らかとなった(金属として計算し
た)。
【0033】d)パラジウムを用いた酸化マンガン粉末
の表面修飾 15%のパラジウムを含む50gのテトラクロロパラジウム
(II)ナトリウム溶液(水中)の300mlを、室温で292.5g
の二酸化マンガン粉末スラリー(1500mlの水中)に加え
た。希釈した水酸化ナトリウム溶液でアルカリpHとし
た。懸濁液を吸引濾過し、そして100℃で乾燥した。こ
の不均一な触媒は金属として計算して2.5%のPdをMnO2
担体上に含んだ。
【0034】実施例2 塊状担持触媒の調製: a)パラジウムおよびマンガンを用いた二酸化チタン押
出物の表面修飾 200mlの二酸化チタンの押出物を、58.4mlの21.6gの塩化
マンガン(II)溶液(水中)に浸漬した。次に乾燥は窒素下
で110℃にて行った。マンガン−ドープ担体を、15%の
パラジウムを含有する33.3gのナトリウムテトラクロロ
パラジウム(II)を含む58mlの溶液を用いて浸漬した。
次に乾燥は窒素下で110℃にて行った。最終的な不均一
触媒は、各々金属として計算してリットルあたり25gのP
dおよび30gのMnを含んだ。
【0035】b)ロジウムおよびマンガンを用いた二酸
化チタン押出物の表面修飾 200mlの二酸化チタンの押出物を、58.4mlの21.6gの塩化
マンガン(II)溶液(水中)に浸漬した。次に乾燥は窒素下
で110℃にて行った。マンガン−ドープ担体を、12.94g
の塩化ロジウム(III)水和物を含有する58mlの溶液を用
いて浸漬した。次に乾燥は窒素下で110℃にて行った。
この不均一触媒は、各々金属として計算してリットルあ
たり25gのロジウムおよび30gのMnを含んだ。
【0036】c)セリウム/マンガン酸化物錠剤の調製
およびパラジウムを用いた表面修飾 6リットルの水に溶解した890gの水酸化ナトリウムを、
85℃で997.1gの塩化セリウム(III)7水和物(2.68mol)
および1351gの塩化マンガン(II)4水和物(6.8mol)溶
液(17.5リットルの水中)に加えた。沈殿を吸引濾過し、
洗浄し、110℃で乾燥し、そして300℃で6時間加熱処理
した。基本の担体は4%の黒鉛と混合し、そして錠剤に
圧縮した。
【0037】200mlのセリウム/マンガン酸化物錠剤を、
15%のパラジウムを含有する72.5mlの33.3gのテトラク
ロロパラジウム(II)ナトリウム水溶液を用いて浸漬し
た。次に乾燥は110℃で空気中で行った。この不均一触
媒は、金属として計算してリットルあたり25gのPdを含
んだ。
【0038】d)塊状の希土類酸化物混合物から押出物
の調製およびパラジウムを用いた表面修飾 市販の希土類酸化物の混合物(Phone-Poulenc:ローヌ
−プーラン)を、水でペースト状態とし、110℃で5時
間乾燥し、そして400℃で5時間か焼した。200mlの希土
類酸化物押出物を、15%のパラジウムを含有する70mlの
33.3gのテトラクロロパラジウム(II)ナトリウム水溶液
を用いて浸漬した。次に乾燥は110℃で空気中で行っ
た。この不均一触媒は、金属として計算してリットルあ
たり25gのPdを含んだ。
【0039】実施例3:ジフェニルカーボネート製造の
ための担持触媒の使用 a)実施例1aの担持触媒の使用:図1に図解するよう
な試験プラントでは、反応系の成分のフェノール性溶液
(0.3重量%のナトリウムフェノラート、1.5重量%のテ
トラブチルアンモニウムブロミドおよび550ppmのマンガ
ン(II)アセチルアセトン)を、ライン1を介して反応槽
Aに連続的に導入した(1リットルのオートクレーブ、
多孔分散管撹拌機、コンデンサーおよび下流冷却トラッ
プを装備)。反応槽の充填レベルは、気圧計の排出手段
により制御した。実施例1aに従い調製された1gの担
持触媒を反応槽中に懸濁した。担持触媒が反応生成物の
連続的排出中に反応槽に残るように、焼結フィルターを
反応槽の底に取り付けた。次に一酸化炭素および酸素(9
5:5容量%)をライン5および9を介して導入すること
により、10バールの圧を確立した。ガス混合物の量は、
300NI/時間で設定した。反応混合物をライン4を通して
連続的に排出し、そしてガスクロマトグラフィーにより
1時間ごとに分析した。分析により、反応混合物が1時
間後に9.6%のジフェニルカーボネートを、2時間後に
9.5%のジフェニルカーボネートを、そして3時間後に
9.5%のジフェニルカーボネートを含むことが明らかと
なった。
【0040】b)実施例1dの担持触媒の使用:実施例
3aと同じ方法を使用したが、実施例1dに従い調製し
た4gの担持触媒を反応槽に懸濁した。連続的に排出さ
れた反応混合物の分析では、反応混合物が1時間後に1
0.9%のジフェニルカーボネートを、2時間後に10.5%
のジフェニルカーボネートを、そして3時間後に10.5%
のジフェニルカーボネートを含むことが明らかとなっ
た。
【0041】実施例4:連続的に排出された反応流の処
理 0.3重量%のナトリウムフェノラート、1.5重量%のテト
ラブチルアンモニウムブロミドおよび1.07gのマンガン
(III)アセチルアセトンを含有する500g/時間のフェノ
ール性溶液を、ポンプで図1の反応槽Aにライン(1)を
介して運んだ。実施例3bで使用した5gの触媒を反応
槽に懸濁した。
【0042】反応溶液の温度は80℃であった。一酸化炭
素および酸素(96.5:3.5容量%)から成る300NI/時間の
ガス混合物を、ライン5および9を介して反応槽に入れ
た。反応槽の圧力は10バールであり、そして内部温度を
80℃に調整した。過剰な反応ガスはライン8を介して反
応槽から出た。
【0043】約500g/時間の反応溶液を、ライン4を介
して反応槽から排出し、そして処理に進めた。約5時間
後、装置は平衡に達した。排出した反応混合物から1時
間ごとに取り出した試料をガスクロマトグラフィーで分
析すると、10.2%のジフェニルカーボネート含量が明ら
かとなった。フェノールの選択性は>99%であった。
【0044】フェノールの大部分は、反応溶液から120
℃および5ミリバールの蒸留により最初に取り出され、
そしてGCに従い80%のDPC含量に濃縮された。
【0045】DPCは欧州特許出願公開第687666号明細
書に従い、管状晶出装置中での分別メルト結晶化法によ
り単離された。
【0046】すでに濃縮した500gの反応溶液を、内径約
3cmを有する高さ100cmの垂直ジャケットが付いた管に導
入し、そして2℃/時間の割合で65℃から冷却した。58℃
で、溶成物に2−3のジフェニルカーボネートの結晶を
まいた。溶成物が50℃に達した時、これを排出し、そし
て加熱媒質は2℃で加熱した。いったん72℃に達すれ
ば、管に残る結晶塊は融解し、そして別個に分離され
た。これは98重量%のDPCを含有した。既に別個に分
離した全部で約260gに成る溶成物は、56.5重量%(GC)
のジフェニルカーボネートから成った。残りのフェノー
ルは、次に蒸留により結晶物から除去した。
【0047】分離した母液を蒸留したフェノールと合わ
せて、さらに207gのフェノールを加え、そして反応槽に
再導入した。供給溶液は、GCに従い約0.2%のDPCを
含んだ。平衡で排出した反応溶液は、12.5%のDPCを
含んだ。
【0048】反応溶液は、このように明らかな不活性化
無しで再使用することができた。
【0049】本発明の主な態様および特徴は、次のとお
りである。
【0050】1.式 R−O−CO−O−R (I) のジアリールカーボネートを、式 R1−OH (II) 式中、R1は非置換または置換C6−C15アリールを意味
する、の芳香族ヒドロキシ化合物と、一酸化炭素および
酸素を用いて、30−200℃で、かつ1-120バールで、触媒
として白金族金属または白金族金属の化合物、共触媒、
四級塩および塩基の存在下で反応させることにより連続
的に製造する方法であって、ここで触媒を固相配置また
は流動相状の担持触媒として使用し、そして反応が凝縮
相で行われる、上記製造法。
【0051】2.担持触媒の白金族金属が、金属として
計算され、そして触媒の総重量に対して0.01−15重量%
量のPt、Ir、Pd、RuおよびRHまたはそれらの
2つ以上である、上記1に記載の方法。
【0052】3.炭素、要素酸化物、要素炭化物または
要素塩を担体として使用する、上記1に記載の方法。
【0053】4.全反応混合物に対して0−20重量%量
のメンデレエフの元素周期律のIB、IIB、IIIA、IV
A、IVB、VB、VIB、VIIB族の、鉄族の、または希
土類金属族の金属の化合物を、共触媒的として使用する
上記1に記載の方法。
【0054】5.共触媒が触媒と一緒に担体に付いてい
る、上記1に記載の方法。
【0055】6.有機残基が同一または異なり、そして
C6−C10アリール、C7−C12アラルキルおよびC1−C20
ルキル残基を意味することができ、そしてアニオンとし
てハリド、テトラフルオロボレートまたはヘキサフルオ
ロホスフェートを、全反応混合物の重量に対して0.1−5
0重量%の量で含む、アンモニウムおよびホスホニウム
塩の群からの1つ以上の塩が、四級塩として使用され
る、上記1に記載の方法。
【0056】7.全反応混合物に対して、0.01−20重量
%の量の水酸化物、カーボネート、C2-C12カルボキシレ
ートもしくは弱酸の塩、またはアルカリ金属のフェノラ
ート、三級アミンまたはピリジン塩基を塩基として使用
する、上記1に記載の方法。
【0057】8.COおよびO2が、1:0.001−1のモル比
で、そして1リットルの反応混合物あたり1-100000NIの
総量で使用される上記1に記載の方法。
【0058】9.担持触媒が導入された芳香族ヒドロキ
シ化合物に対して0.001−50重量%量の懸濁状態で、ま
たは1時間あたり1gの担持触媒について、0.01−20gの
芳香族ヒドロキシ化合物の付加を有する固定床触媒の状
態で使用される、上記1に記載の方法。
【0059】10.30−150℃および2−80バールで行わ
れる、上記1に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】単一の反応槽の場合の本発明の方法を例示する
フローチャートである。
【図2】3つの反応槽の使用した場合の本発明の方法を
例示するフローチャートである。
【図3】3つの反応槽を使用した場合の本発明の方法を
例示するフローチャートである。
【符号の説明】
A、B、C 反応槽 D、G、G′、M プレヒーター E、F 上流加熱ユニット H、I、J 分離器 1〜15 ライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 B01J 23/64 104Z (72)発明者 ヨハン・レヒナー ドイツ47906ケンペン・フリードリヒ−ク ラマー−シユトラーセ2

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式 R−O−CO−O−R (I) のジアリールカーボネートを、式 R1−OH (II) 式中、R1は非置換または置換C6−C15アリールを意味
    する、の芳香族ヒドロキシ化合物と、一酸化炭素および
    酸素を用いて、30−200℃で、かつ1-120バールで、触媒
    として白金族金属または白金族金属の化合物、共触媒、
    四級塩および塩基の存在下で反応させることにより連続
    的に製造する方法であって、ここで触媒を固相配置また
    は流動相状の担持触媒として使用し、そして反応が凝縮
    相で行われる、上記製造法。
  2. 【請求項2】 担持触媒の白金族金属が、金属として計
    算され、そして触媒の総重量に対して0.01−15重量%量
    のPt、Ir、Pd、RuおよびRHまたはそれらの2
    つ以上である、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 炭素、要素酸化物、要素炭化物または要
    素塩を担体として使用する、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 全反応混合物に対して0−20重量%量の
    メンデレエフの元素周期律のIB、IIB、IIIA、IVA、
    IVB、VB、VIB、VIIB族の、鉄族の、または希土類
    金属族の金属の化合物を、共触媒的として使用する請求
    項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 共触媒が触媒と一緒に担体に付いてい
    る、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 有機残基が同一または異なり、そしてC6
    −C10アリール、C7−C10アラルキルおよびC1−C20アル
    キル残基を意味することができ、そしてアニオンとして
    ハリド、テトラフルオロボレートまたはヘキサフルオロ
    ホスフェートを、全反応混合物の重量に対して0.1−50
    重量%の量で含む、アンモニウムおよびホスホニウム塩
    の群からの1つ以上の塩が、四級塩として使用される、
    請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 全反応混合物に対して、0.01−20重量%
    の量の水酸化物、カーボネート、C2-C12カルボキシレー
    トもしくは弱酸の塩、またはアルカリ金属のフェノラー
    ト、三級アミンまたはピリジン塩基を塩基として使用す
    る、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 COおよびO2が、1:0.001−1のモル比で、
    そして1リットルの反応混合物あたり1-100000NIの総量
    で使用される請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 担持触媒が導入された芳香族ヒドロキシ
    化合物に対して0.001−50重量%量の懸濁状態で、また
    は1時間あたり1gの担持触媒について、0.01−20gの芳
    香族ヒドロキシ化合物の付加を有する固定床触媒の状態
    で使用される、請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 30−150℃および2−80バールで行われ
    る、請求項1に記載の方法。
JP10076497A 1996-04-09 1997-04-04 ジアリールカーボネートの連続製造法 Expired - Fee Related JP4115551B2 (ja)

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