KR20080078835A - 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염기성 촉매의 존재 하에서 디알킬 카르보네이트 또는 시클릭 카르보네이트를 에스테르 교환반응시켜 고순도의 글리세릴 카르보네이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
글리세릴 카르보네이트, 에스테르 교환반응, 글리세롤, 염기성 촉매
Description
본 발명은 낮은 글리세롤 함량을 갖는 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법에 관한 것이다.
글리세릴 카르보네이트는 약제 및 살충제의 제조, 및 코팅 수지를 위한 전구체로서의 (메트)아크릴레이트의 제조를 위한 중간체로 사용된다.
US 2,915,529에는 NaOH를 사용하여 에틸렌 카르보네이트 및 글리세롤로부터 글리세릴 카르보네이트를 제조하는 복잡한 방법이 기재되어 있다. 2단계 방법에서는, pH를 조정한 뒤 저비점 물질을 증류시키고, 촉매를 더 첨가한 뒤, 반응을 계속하고 증류를 반복한다. 97.5%라는 순도의 기술에는 부산물 종류에 대한 어떠한 데이터도 포함되지 않았다. 특히 글리세롤의 존재는 이후 공정 과정에서 문제를 일으키는데, 이는 예를 들어 폴리이소시아네이트와의 반응에 의한 히드록실 기의 관능화가 바람직하지 않은 부반응, 특히, 가교결합 반응 또는 올리고머화가 발생하도록 유발하기 때문이다.
EP 739888에는 앰버리스트 (Amberlyst; 이온 교환제) 또는 제올라이트를 사용하여 에틸렌 카르보네이트 및 글리세롤로부터 글리세릴 카르보네이트를 제조하는 방법이 기재되어 있는데, 이때, 조 생성물 중 2 내지 4%의 글리세롤이 존재한다.
JP 2001172277은 염기성 촉매 작용 하에서 글리세롤을 이용하여 디메틸 카르보네이트를 에스테르 교환반응시키는 것에 의한 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법을 청구한다. 이 글리세릴 카르보네이트는 95% 순도에서 1.6%의 글리세롤 함량을 갖는다.
EP 1,423,377에는 무수 염기를 이용한 글리세릴 카르보네이트의 정제가 기술되어 있다. 워크업 단계에 의해 글리세롤 함량이 3.5 내지 4.1 중량%로 낮아진다.
추가적인 작업 단계 뿐만 아니라, 이 워크업도 수율 손실과 연관되어 있다.
본 발명의 목적은 글리세릴 카르보네이트를 고순도 및 고수율로 제조하는 것이다.
이 목적은 금속 수산화물 및/또는 염화물 및/또는 산화물의 군으로부터의 2종 이상의 성분의 혼합물로 구성된 염기성 촉매의 존재 하에서, 글리세롤을 디알킬 카르보네이트 또는 시클릭 카르보네이트를 사용하여 에스테르 교환반응시키는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법에 의해 달성되었다.
놀랍게도, 생성된 조 생성물이 소량의 글리세롤만 포함한다는 것을 발견하였다.
조 생성물의 높은 순도, 특히, 낮은 글리세롤 함량은 정제 단계의 면제를 허용한다. 이로써 공정 단계가 줄고 수율이 추가로 증가한다.
사용되는 출발 물질은 디알킬 카르보네이트, 바람직하게는 디메틸 카르보네이트 또는 디에틸 카르보네이트이다.
시클릭 카르보네이트, 바람직하게는 에틸렌 카르보네이트를 사용할 수도 있다.
염기성 촉매 또는 촉매 혼합물은 0.01 내지 10 중량%의 양으로 사용된다.
알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물, 염화물 및/또는 산화물의 군으로부터 사용되는 염기성 촉매는 바람직하게는, 수산화리튬 또는 수산화칼륨 또는 수산화칼슘 및/또는 염화리튬 또는 염화칼륨 또는 염화칼슘 및/또는 산화칼슘의 군으로부터의 2 또는 3개 성분의 혼합물이다.
수산화물 대 산화물의 혼합비로서 1:99% 내지 99:1%, 더욱 바람직하게는 15:85% 내지 30:70%, 바람직하게는 LiOH:CaO에 대해 28:72%를 사용하는 것이 바람직하다.
염화물과 수산화물에 대한 바람직한 혼합비는 1:99% 내지 99:1%, 더욱 바람직하게는 15:85% 내지 30:70%이고, 바람직하게는 LiCl:Ca(OH)2에 대해 20:80%이다.
염화물과 산화물에 대한 바람직한 혼합비는 1:99% 내지 99:1%, 더욱 바람직하게는 15:85% 내지 30:70%, 바람직하게는 LiCl:CaO에 대해 20:80%이다.
에스테르 교환반응은 60 내지 150℃, 바람직하게는 70 내지 85℃의 온도에서 실시한다.
에스테르 교환반응은 표준압 하에서 실시한다. 그러나, 감압 하에서 에스테르 교환반응시키는 시도 역시 성공적이었다. 마찬가지로, 승압 하에서 작업할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 글리세릴 카르보네이트의 사용 분야는 예를 들어, 코팅 및 접착제를 위한 전구 물질로서이다.
하기 실시예는 본 발명의 보다 나은 예시를 위해 제공된 것일 뿐, 본 명세서에 개시된 사항으로 본 발명을 한정할 수는 없다.
실시예
1 (B1
):
무수 글리세롤(머크(Merck)) 46.1 g = 0.5 몰
디메틸 카르보네이트(머크) 180.2 g = 2.0 몰
혼합 촉매(28% LiOH/72% CaO) 1.1 g = 배치를 기준으로 0.5%
배치를 반응 장치 내에 넣고, 환류 하에 9시간 동안 가열하였다. 냉각 후, 여과에 의해 촉매를 제거하였다. 그후 저비점 물질을 회전 증발기 상에서 감압하에서 증류시킨 뒤, 혼합물을 다시 한번 여과하여 조 생성물을 수득하였다.
실시예
2 (B2
):
무수 글리세롤(머크) 276.6 g = 3.0 몰
디메틸 카르보네이트(머크) 1081.2 g = 6.0 몰
혼합 촉매(28% LiOH/72% CaO) 6.6 g = 배치를 기준으로 0.5%
배치를 반응 장치 내에 넣고, 환류 하에 8시간 동안 가열하였다. 냉각 후, 여과에 의해 촉매를 제거하였다. 그후 저비점 물질을 회전 증발기 상에서 감압하에서 증류시킨 뒤, 혼합물을 다시 한번 여과하여 조 생성물을 수득하였다.
실시예
3 (B3
):
무수 글리세롤(머크) 46.1 g = 0.5 몰
디메틸 카르보네이트(머크) 180.2 g = 2.0 몰
혼합 촉매(20% LiCl/80% Ca(OH)2) 1.1 g = 배치를 기준으로 0.5%
배치를 반응 장치 내에 넣고, 환류 하에 8시간 동안 가열하였다. 냉각 후, 여과에 의해 촉매를 제거하였다. 그후 저비점 물질을 회전 증발기 상에서 감압하에서 증류시킨 뒤, 혼합물을 다시 한번 여과하여 조 생성물을 수득하였다.
실시예
4 (B4
):
무수 글리세롤(머크) 46.1 g = 0.5 몰
디메틸 카르보네이트(머크) 180.2 g = 2.0 몰
혼합 촉매(20% LiCl/80% CaO) 1.1 g = 배치를 기준으로 0.5%
배치를 반응 장치 내에 넣고, 환류 하에 8시간 동안 가열하였다. 냉각 후, 여과에 의해 촉매를 제거하였다. 그후 저비점 물질을 회전 증발기 상에서 감압하에서 증류시킨 뒤, 혼합물을 다시 한번 여과하여 조 생성물을 수득하였다.
실시예 B1, B2, B3 및 B4는 높은 생성물 수율을 나타내고, 생성물에서 매우 낮은 글리세롤 함량을 나타냈다. 또한, 실시예 4는 낮은 농도의 글리세릴 메틸디카르보네이트를 나타냈다.
Claims (8)
- 금속 수산화물 및/또는 염화물 및/또는 산화물의 군으로부터의 2종 이상의 성분의 혼합물로 구성된 염기성 촉매의 존재 하에서, 디알킬 카르보네이트 또는 시클릭 카르보네이트를 에스테르 교환반응시키는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 에스테르 교환반응을 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물, 산화물 및/또는 염화물의 존재하에서 실시하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 에스테르 교환반응을 LiCl/CaO의 존재하에서 실시하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 촉매를 0.01 내지 10중량%의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 1:99% 내지 99:1% 비율의 촉매 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 에스테르 교환반응을 60 내지 150℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 에스테르 교환반응을 표준압 또는 감압 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는, 글리세릴 카르보네이트의 제조 방법.
- 제1항에 따른 글리세릴 카르보네이트의, 코팅 및 접착제를 위한 전구 물질로서의 용도.
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