KR20200014004A - Organocatalyst and method for alcoholysis of polycarbonate using the same - Google Patents

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KR20200014004A KR1020180089341A KR20180089341A KR20200014004A KR 20200014004 A KR20200014004 A KR 20200014004A KR 1020180089341 A KR1020180089341 A KR 1020180089341A KR 20180089341 A KR20180089341 A KR 20180089341A KR 20200014004 A KR20200014004 A KR 20200014004A
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Abstract

The present invention relates to a method of decomposing polycarbonate, which comprises the step of alcoholyzing any one organocatalyst selected from guanidine derivatives and amidine derivatives and poly(bisphenol A carbonate) into bisphenol A and carbonate under an alcohol condition. Therefore, the method according to the present invention enables poly(bisphenol A carbonate) to be decomposed into bisphenol A and dimethyl carbonate, i.e., raw materials under a mild condition and a low catalytic loading. Further, the method according to the present invention can simplify a reaction process and enables a decomposition process to be designed so that the decomposition process does not need an auxiliary solvent.

Description

유기촉매 및 그를 이용한 폴리카보네이트의 알코올 분해 방법{ORGANOCATALYST AND METHOD FOR ALCOHOLYSIS OF POLYCARBONATE USING THE SAME}ORGANOCATALYST AND METHOD FOR ALCOHOLYSIS OF POLYCARBONATE USING THE SAME}

본 발명은 유기촉매 및 그를 이용한 폴리카보네이트의 알코올 분해 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트의 알코올 분해에 구아니딘 유도체 촉매를 사용함으로써 폴리카보네이트를 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하여 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic catalyst and a method for decomposing an alcohol of polycarbonate using the same, and more particularly, to a method for decomposing and recovering a polycarbonate into bisphenol A and an organic carbonate by using a guanidine derivative catalyst for alcohol decomposition of the polycarbonate. will be.

폴리카보네이트(PC)는 카르보닐 원료인 포스진(phosgene) 또는 디페닐카보네이트(diphenyl carbonate)와 함께 비스페놀 A의 축합으로 제조되는 열가소성 고분자이고, 또한. 높은 저항과 연성, 우수한 시각적 투명성, 방염성, 상대적으로 낮은 제조 비용과 같은 다양한 우수한 물성을 갖는 최첨단의 공학 플라스틱이다. 용도는 광범위하며 일일 사용 품목에서부터 디지털 저장 매체, 전자 하우징, 건축 및 건축용 유리 재료, 용기, 자동차 부품, 의료 응용 제품 및 보호 용품과 같은 특수 용도에 이르기까지 다양하다. 따라서 PC의 연간 생산 능력은 연간 6 백만 톤으로 점차 증가하고 있다.Polycarbonate (PC) is a thermoplastic polymer prepared by condensation of bisphenol A with carbonyl raw material phosgene or diphenyl carbonate. It is a state-of-the-art engineering plastic with a variety of excellent properties such as high resistance and ductility, good visual transparency, flame retardancy and relatively low manufacturing cost. Their uses are wide ranging and range from daily use items to special applications such as digital storage media, electronic housings, architectural and building glass materials, containers, automotive parts, medical applications and protective supplies. Therefore, the annual production capacity of PCs is gradually increasing to 6 million tons per year.

그러나, PC 산업은 환경과 건강에 대한 우려가 있다. PC의 주요 구성요소인 비스페놀 A는 인체에서 에스트로겐과 같은 작용을 보이는 제노에스트로겐(xenoestrogen)으로 간주된다. 비스페놀 A의 잠재적인 호르몬 교란 효과에 대한 염려 때문에, 특히 음식용기와 물병과 같은 인간에 접촉하는 물품으로 폴리카보네이트의 사용에 대한 거리낌이 있다. 비록 폴리카보네이트가 비스페놀 A의 잠재적 저장고라고 하더라도, 폴리카보네이의 재사용에 많은 주의를 기울이고 있지 않다. PC는 현재 플라스틱 재활용 시스템에서 기타 물품으로 취급되고, 수많은 PC 폐기물이 다른 플라스틱과 혼합되어 매립되고 있는 실정이다. 또한, 낮은 반응 속도에도 불구하고, 폴리카보네이트가 점진적으로 분해되면 재생할 수 없는 형태로 상당한 양의 비스페놀 A가 생태계로 방출된다. 콤팩트 디스크 및 물병과 같은 고순도 폴리카보네이트를 사용하는 응용 분야에서 버려지는 폐기물 중 극소량만이 기계적 재활용을 위해 사용되는 실정이다. 그러나, 기계적 처리 과정에서의 품질 저하는 재활용 제품이 저급한 용도로만 사용될 수 있음을 의미한다. 여러 번 재활용 된 후, PC는 결국 도시 폐기물 처리 시설이나 연소 시설에 가게 된다.However, the PC industry is concerned about the environment and health. Bisphenol A, a major component of PC, is regarded as xenoestrogen, which acts like an estrogen in the human body. Because of concerns about the potential hormonal disturbance effects of bisphenol A, there has been concern with the use of polycarbonates, particularly as articles in contact with humans such as food containers and water bottles. Although polycarbonate is a potential reservoir of bisphenol A, much attention is not paid to the reuse of polycarbonies. PCs are currently treated as other items in plastic recycling systems, and many PC wastes are mixed with other plastics and landfilled. In addition, despite low reaction rates, the progressive degradation of polycarbonates releases significant amounts of bisphenol A into the ecosystem in an unrenewable form. In applications using high purity polycarbonates, such as compact discs and water bottles, only a small fraction of the waste is used for mechanical recycling. However, deterioration in mechanical processing means that recycled products can only be used for low end applications. After several recycling, the PC eventually goes to a municipal waste disposal or combustion facility.

폴리카보네이트의 재사용하기 위하여 필요한 것은 단량체로의 화학적 분해이다. 수명이 다 된 플라스틱을 가치있는 화학 제품으로 전환하는 것은 또 다른 지속 가능한 재활용 방법이다. 폴리카보네이트의 분해는 열분해, 가수 분해 및 알코올 분해가 알려져 있다.What is needed to reuse the polycarbonate is chemical decomposition into monomers. Converting end-of-life plastics into valuable chemicals is another sustainable recycling method. The decomposition of polycarbonates is known for pyrolysis, hydrolysis and alcohol degradation.

열분해는 가혹한 조건을 요구할 뿐만 아니라 열분해로 인해 화합물의 혼합물을 생성한다. 따라서, 보다 선택적인 분해 기술이 요구되고, PC의 가수 분해도 조사되었다. 다수의 우수한 촉매 시스템 및 조건이 보고되었다. 그러나, 중합체의 카보닐 부분이 불안정한 탄산으로 전환되고, 비스페놀 A만이 재생되었다. 한편, 메탄올 분해(methanolysis)는 비스페놀 A 및 디메틸카보네이트(DMC)로 카르보닐의 회수를 가능하게 하였다. 또한, 비스페놀 A 및 디메틸카보네이트(DMC)는 폴리카보네이트의 생산 원료가 된다. Asahi Kasei에 의해 개발된 산업화한 용융 공정은 디메틸카보네이트를 사용하여 디페닐카보네이트를 생산하고, 이는 위험한 포스진(phosgene) 대신에 BPA로 중합된다.Pyrolysis not only requires harsh conditions but also produces a mixture of compounds due to pyrolysis. Therefore, a more selective decomposition technique is required, and hydrolysis of the PC has also been investigated. Many excellent catalyst systems and conditions have been reported. However, the carbonyl portion of the polymer was converted to unstable carbonic acid and only bisphenol A was regenerated. Methanolysis, on the other hand, allowed the recovery of carbonyl with bisphenol A and dimethyl carbonate (DMC). In addition, bisphenol A and dimethyl carbonate (DMC) are the raw materials for producing polycarbonate. An industrial melting process developed by Asahi Kasei uses dimethyl carbonate to produce diphenyl carbonate, which is polymerized with BPA instead of dangerous phosgene.

폴리카보네이트의 효율적 메탄올 분해(methanolysis)는 완전한 화학 - 라이프 사이클을 가능하게 하였다. 이러한 장점에도 불구하고, 폴리 카보네이트의 이온성 액체 및 알칼리 금속 매개의 폴리카보네이트 메탄올 분해만이 제한적으로 알려져 있으며, 일반적으로, 대부분의 시스템은 효율적인 비스페놀 A 회수를 위해 고온 및 고압 또는 중금속 촉매를 필요로 하고 있다.Efficient methanolysis of polycarbonates enabled a complete chemistry-life cycle. Despite these advantages, only the ionic liquid and alkali metal mediated polycarbonate methanoly decomposition of polycarbonate is limited and in general, most systems require high temperature and high pressure or heavy metal catalysts for efficient bisphenol A recovery. Doing.

한국공개특허공보 제2015-0029750호Korean Laid-Open Patent Publication No. 2015-0029750 일본공개특허공보 제2009-027882호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-027882

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 TBD와 같은 구아니딘 유도체의 유기 촉매를 폴리카보네이트의 알코올 분해의 촉매로 사용함으로써 마일드한 조건, 낮은 촉매 로딩량의 조건에서 폴리카보네이트를 완전히 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하고 회수할 수 있으며, 이에 따라 내분비계 교란물질로 알려진 비스페놀 A의 생태계 누출을 방지하고, 회수된 유기 촉매를 재사용할 수 있는 폴리카보네이트의 분해 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems by using an organic catalyst of a guanidine derivative such as TBD as a catalyst for alcohol decomposition of polycarbonate, the polycarbonate is completely organic with bisphenol A under mild conditions and low catalyst loading conditions. The present invention provides a method for decomposing and recovering carbonate, thereby preventing ecosystem leakage of bisphenol A, known as an endocrine disruptor, and reusing the recovered organic catalyst.

본 발명의 다른 목적은 TBD와 같은 구아니딘 유도체의 유기 촉매를 사용한 폴리카보네이트의 알코올 분해에서 사용하는 유기용매에 있어서 보조용매를 사용하지 않고 알코올 분해 후 생성되는 유기 카보네이트와 동일한 물질, 예를 들면 디메틸 카보네이트를 사용함으로써, 알코올 분해 후 최종 생성물의 종류를 비스페놀 A, 알코올 및 유기 카보네이트 세 종류로 감소시켜 반응 후 정제 공정을 단순화시킬 수 있는 폴리카보네이트의 분해 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is the same substance as organic carbonate produced after alcohol decomposition without co-solvent in organic solvent used in alcohol decomposition of polycarbonate using organic catalyst of guanidine derivative such as TBD, for example dimethyl carbonate By using to reduce the type of the final product after the alcohol decomposition to three kinds of bisphenol A, alcohol and organic carbonate to provide a method for decomposition of polycarbonate that can simplify the purification process after the reaction.

본 발명의 다른 또 하나의 목적은 폴리카보네이트의 알코올 분해에 사용되는 알코올의 종류에 따라 필요한 유기 카보네이트를 선택적으로 제조할 수 있는 폴리카보네이트의 분해 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for decomposing a polycarbonate, which can selectively prepare the required organic carbonate according to the type of alcohol used for alcohol decomposition of the polycarbonate.

본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the invention,

폴리카보네이트를 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하는 알코올 분해(alcoholysis) 반응에서 사용되는 촉매용 구아니딘 유도체(guanidine derivatives)를 제공한다.Provided are guanidine derivatives for catalysts used in alcohol decomposition reactions that decompose polycarbonates into bisphenol A and organic carbonates.

바람직하게는, 상기 촉매용 구아니딘 유도체는 하기 구조식 1로 표시되는 것일 수 있다.Preferably, the guanidine derivative for the catalyst may be represented by the following structural formula (1).

[구조식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

구조식 1에서,In structure 1,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other and substituted or unsubstituted fused together with three atoms therebetween To form a C1 to C30 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C30 heteroaryl group,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

X는

Figure pat00002
또는
Figure pat00003
이고,X is
Figure pat00002
or
Figure pat00003
ego,

R5 내지 R7은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.R 5 to R 7 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

더욱 바람직하게는, 상기 구조식 1에서,More preferably, in Structural Formula 1,

R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 combine with each other to form a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heteroaryl group with three atoms therebetween,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

X는

Figure pat00004
이고,X is
Figure pat00004
ego,

R5는 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.R 5 may be a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

가장 바람직하게는, 상기 구아니딘 유도체는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene) 일 수 있다.Most preferably, the guanidine derivative may be TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene).

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면,According to another aspect of the invention,

구아니딘 유도체(guanidine derivatives) 유기촉매와 알코올 조건 하에서 폴리카보네이트(Poly(bisphenol A carbonate))를 비스페놀 A와 카보네이트(carbonate)로 알코올 분해(alcoholysis)하는 단계를 포함하는, 폴리카보네이트의 분해 방법이 제공된다.Guanidine derivatives There is provided a process for decomposing polycarbonate, which comprises alcoholic decomposition of poly (bisphenol A carbonate) to bisphenol A and carbonate under organic catalyst and alcohol conditions. .

바람직하게는, 상기 구아니딘 유도체는 하기 구조식 1로 표시되는 것일 수 있다.Preferably, the guanidine derivative may be represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

구조식 1에서,In structure 1,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other and substituted or unsubstituted fused together with three atoms therebetween To form a C3 to C30 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C30 heteroaryl group,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

X는

Figure pat00006
또는
Figure pat00007
이고,X is
Figure pat00006
or
Figure pat00007
ego,

R5 내지 R7은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.R 5 to R 7 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

더욱 바람직하게는, 상기 구조식 1에서,More preferably, in Structural Formula 1,

R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 combine with each other to form a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heteroaryl group with three atoms therebetween,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

X는

Figure pat00008
이고,X is
Figure pat00008
ego,

R5는 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.R 5 may be a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

가장 바람직하게는, 상기 구아니딘 유도체는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene) 일 수 있다.Most preferably, the guanidine derivative may be TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene).

상기 유기촉매는 폴리카보네이트에 대하여 0.01 내지 5mol% 함량으로 로딩될 수 있다.The organic catalyst may be loaded in an amount of 0.01 to 5 mol% based on the polycarbonate.

상기 알코올 분해에 사용되는 알코올은 메탄올, 에탄올 또는

Figure pat00009
이고, R8 및 R9는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C30 알킬기, 또는 C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기이거나, 또는 R8 및 R9는 서로 결합하여 그들 사이의 2개의 탄소원자와 함께 융합된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C6 내지 C30 아릴기를 형성하는 것일 수 있다.The alcohol used to decompose the alcohol is methanol, ethanol or
Figure pat00009
R 8 and R 9 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, or a C3 to C30 cycloalkyl group, a C6 to C30 aryl group, or R 8 and R 9 are bonded to each other It may be to form a fused C3 to C30 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C6 to C30 aryl group with two carbon atoms of.

상기 알코올 분해에서 사용되는 용매는 알코올 분해 후 상기 알코올의 종류에 따라 생성되는 유기 카보네이트와 동일한 유기 카보네이트 일 수 있다.The solvent used in the alcohol decomposition may be the same organic carbonate as the organic carbonate produced according to the type of alcohol after alcohol decomposition.

바람직하게는, 상기 알코올 분해에서 사용되는 알코올은 메탄올 일 수 있다. 이때, 상기 알코올 분해에 사용되는 용매는 디메틸카보네이트 일 수 있다.Preferably, the alcohol used in the alcohol decomposition may be methanol. In this case, the solvent used for alcohol decomposition may be dimethyl carbonate.

상기 알코올 분해는 20 내지 300℃에서 수행될 수 있다.The alcohol decomposition may be carried out at 20 to 300 ℃.

상기 알코올 분해는 1 내지 100시간 동안 수행될 수 있다.The alcohol decomposition may be performed for 1 to 100 hours.

상기 알코올 분해 후, 휘발성 물질을 증발시켜 생성된 고체 혼합물을 정제하여 비스페놀 A를 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.After the alcohol decomposition, the step of recovering the bisphenol A by purifying the solid mixture produced by evaporating the volatiles may be further performed.

상기 알코올 분해 후, 휘발성 물질을 증발시켜 생성된 고체 혼합물을 유기용매에 용해시켜 현탁액을 필터링하여 상기 유기 촉매를 포함하는 고체를 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.After the alcohol decomposition, the solid mixture produced by evaporating the volatiles may be dissolved in an organic solvent to filter the suspension to recover the solid containing the organic catalyst.

상기 유기용매는 디에틸 에테르, 디클로로에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 및 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The organic solvent is diethyl ether, dichloroethyl ether, diisopropyl ether, n-butyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl acetate, ethyl Any one selected from acetate, methyl cellosorb acetate, ethyl cellosorb acetate, diethyl cellosorb acetate, methylethyl carbitol, diethyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl ether Can be.

상기 유기용매에 용해시킨 용액은 원심분리하여 비스페놀 A를 회수할 수 있다.Bisphenol A may be recovered by centrifuging the solution dissolved in the organic solvent.

상기 유기촉매를 포함하는 고체를 폴리카보네이트를 분해하는 다음 사이클에서 1회 내지 복수 회 재사용할 수 있다.The solid comprising the organic catalyst may be reused once to multiple times in the next cycle of decomposing the polycarbonate.

상기 재사용은 연속적인 사이클에서 5회 이상 반복하여 이루어질 수 있다.The reuse may be repeated five or more times in a continuous cycle.

본 발명의 본 발명의 폴리카보네이트의 분해 방법은 TBD와 같은 구아니딘 유도체의 유기 촉매를 폴리카보네이트의 알코올 분해의 촉매로 사용함으로써 마일드한 조건, 낮은 촉매 로딩량의 조건에서 폴리카보네이트를 완전히 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하고 회수할 수 있으며, 이에 따라 내분비계 교란물질로 알려진 비스페놀 A의 생태계 누출을 방지하고, 회수된 유기 촉매를 재사용할 수 있다.The polycarbonate decomposition method of the present invention uses organic catalysts of guanidine derivatives, such as TBD, as catalysts for alcohol decomposition of polycarbonates, thereby completely separating polycarbonates with bisphenol A under mild conditions and low catalyst loading conditions. It can be decomposed into carbonate and recovered, thereby preventing the leakage of the ecosystem of bisphenol A, known as endocrine disruptor, and reusing the recovered organic catalyst.

또한, 본 발명의 폴리카보네이트의 분해 방법은 TBD와 같은 구아니딘 유도체의 유기 촉매를 사용한 폴리카보네이트의 알코올 분해에서 사용하는 유기용매에 있어서 보조용매를 사용하지 않고 알코올 분해 후 생성되는 유기 카보네이트와 동일한 물질, 예를 들면 디메틸 카보네이트를 사용함으로써, 알코올 분해 후 최종 생성물의 종류를 비스페놀 A, 알코올 및 유기 카보네이트 세 종류로 감소시켜 반응 후 정제 공정을 단순화시킬 수 있다.In addition, the decomposition method of the polycarbonate of the present invention is an organic solvent used in the alcohol decomposition of polycarbonate using an organic catalyst of a guanidine derivative such as TBD, the same substance as the organic carbonate produced after alcohol decomposition without using a cosolvent, For example, by using dimethyl carbonate, the final product after alcohol decomposition can be reduced to three kinds of bisphenol A, alcohol and organic carbonate to simplify the post-reaction purification process.

또한, 본 발명의 폴리카보네이트의 분해 방법은 폴리카보네이트의 알코올 분해에 사용되는 알코올의 종류에 따라 필요한 유기 카보네이트를 선택적으로 제조할 수 있다.In addition, the polycarbonate decomposition method of the present invention can selectively produce the organic carbonate required according to the type of alcohol used for alcohol decomposition of the polycarbonate.

도 1은 본 발명의 폴리카보네이트의 알코올 분해에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 에스테르교환반응(transesterification)에서 높은 반응성을 나타내는 것으로 알려진 일련의 촉매들을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 3에 따라 사용 후 PC의 화학적 분해의 결과에 대한 사진이다.
도 4는 폴리카보네이트 분해에 대한 1H-NMR 분석결과이다
도 5는 디페닐카보네이트(DPC)와 유기 촉매 반응에 대한 1H-NMR 분석 결과이다.
도 6은 시험예 4에 따른 고분자물질분자량측정기(GPC) 분석결과를 나타낸 것이다.
도 7은 폴리카보네이트 분해의 하나의 반응 매커니즘을 나타낸 것이다.
Figure 1 shows a schematic diagram of the alcohol decomposition of the polycarbonate of the present invention.
2 shows a series of catalysts known to exhibit high reactivity in transesterification.
3 is a photograph of the results of chemical degradation of PC after use in accordance with Example 3. FIG.
4 is a result of 1H-NMR analysis of polycarbonate decomposition.
5 is a result of 1 H-NMR analysis of the organic catalytic reaction with diphenyl carbonate (DPC).
6 shows the results of polymer material molecular weight (GPC) analysis according to Test Example 4.
7 illustrates one reaction mechanism of polycarbonate degradation.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following descriptions are not intended to limit the present invention to specific embodiments, and detailed descriptions of well-known technologies related to the present invention will be omitted when it is determined that the present invention may obscure the gist of the present invention. .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of adding or presenting numbers, steps, operations, components, or combinations thereof.

본 명세서에서 "원자가결합"이란 별도의 정의가 없는 한, 단일결합, 이중결합 또는 삼중결합을 의미한다.As used herein, unless otherwise defined, the term "atom bond" means a single bond, a double bond, or a triple bond.

상기 "치환된"이란 적어도 하나의 수소원자가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C1 내지 C30 할로겐화알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴옥시기, 실릴옥시기(-OSiH3), -OSiR1H2(R1은 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2H(R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2R3, (R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), C1 내지 C30 아실기, C2 내지 C30 아실옥시기, C2 내지 C30 헤테로아릴옥시기, C1 내지 C30 술포닐기, C1 내지 C30 알킬티올기, C6 내지 C30 아릴티올기, C1 내지 C30 헤테로시클로티올기, C1 내지 C30 인산아마이드기, 실릴기(SiR1R2R3 )(R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), 아민기(-NRR')(여기에서, R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기임), 카르복실기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아조기, 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다."Substituted" means that at least one hydrogen atom is deuterium, C1 to C30 alkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C2 to C30 heterocycloalkyl group, C1 to C30 halogenated alkyl group, C6 to C30 aryl group, C1 to C30 heteroaryl group, C1 to C30 alkoxy group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryloxy group, silyloxy group (-OSiH 3 ), -OSiR 1 H 2 (R 1 is C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 H (R 1 and R 2 are each independently a C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 R 3 , (R 1 , R 2 , and R 3 is each independently C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group), C1 to C30 acyl group, C2 to C30 acyloxy group, C2 to C30 heteroaryloxy group, C1 to C30 sulfonyl group, C1 to C30 alkylthiol group , C6 to C30 arylthiol group, C1 to C30 heterocyclothiol group, C1 to C30 phosphate amide group, silyl group (S iR 1 R 2 R 3 ) (R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), an amine group (-NRR ') (where R and R Are each independently a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, and a C6 to C30 aryl group), a carboxyl group, a halogen group, a cyano group, a nitro group, an azo group, and a hydroxy group It means what is substituted by the substituent.

또한 상기 치환기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.In addition, two adjacent substituents of the substituents may be fused to form a saturated or unsaturated ring.

또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기" 또는 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라 위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.In addition, the carbon number range of the alkyl group or the aryl group in the "substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group" or "substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group", and the like, is unsubstituted without considering the portion substituted with the substituent. It means the total carbon number constituting the alkyl moiety or aryl moiety as viewed. For example, a phenyl group substituted with a butyl group in the para position means a aryl group having 6 carbon atoms substituted with a butyl group having 4 carbon atoms.

또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 융합된 아릴기" 등에서 상기 융합된 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때 융합되어 부가적으로 새롭게 형성된 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다.In addition, in the "substituted or unsubstituted C6 to C30 fused aryl group" and the like, the carbon number range of the fused aryl group is fused when it is considered to be unsubstituted without considering the substituted part, and is newly formed. It means the total carbon number which comprises an aryl part.

본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.As used herein, unless otherwise defined, "hetero" means containing 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S, and P in one functional group, and the remainder is carbon.

본 명세서에서 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다. In the present specification, "hydrogen" means monotium, dihydrogen, or tritium unless otherwise defined.

본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. As used herein, unless otherwise defined, an "alkyl group" means an aliphatic hydrocarbon group.

알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다. The alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double or triple bonds.

알킬기는 적어도 하나의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"일 수도 있다. The alkyl group may be an "unsaturated alkyl group" containing at least one double or triple bond.

알킬기는 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다.The alkyl group may be a C1 to C30 alkyl group. More specifically, it may be a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C10 alkyl group, or a C1 to C6 alkyl group.

예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.For example, a C1 to C4 alkyl group has 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, i.e., the alkyl chain is methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl Selected from the group consisting of:

구체적인 예를 들어 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, ethenyl, propenyl, butenyl, cyclopropyl and cyclo A butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are meant.

“아민기”는 아미노기, 아릴아민기, 알킬아민기, 아릴알킬아민기, 또는 알킬아릴아민기를 포함하고, -NRR'로 표현될 수 있고, 여기에서 R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기이다."Amine group" includes an amino group, an arylamine group, an alkylamine group, an arylalkylamine group, or an alkylarylamine group, and may be represented by -NRR ', wherein R and R' are each independently a hydrogen atom , A C1 to C30 alkyl group, and a C6 to C30 aryl group.

"시클로알킬(cycloalkyl)기"는 모노시클릭 또는 융합고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다."Cycloalkyl groups" include monocyclic or fused polycyclic (ie, rings that divide adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

"헤테로시클로알킬(heterocycloalkyl)기"는 시클로알킬기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로시클로알킬기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다."Heterocycloalkyl group" means containing 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and P in the cycloalkyl group, and the rest are carbon. When the heterocycloalkyl group is a fused ring, at least one ring of the fused rings may include 1 to 4 heteroatoms.

"방향족(aromatic)기"는 고리 형태인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 작용기를 의미한다. 구체적인 예로 아릴기와 헤테로아릴기가 있다. "Aromatic group" means a functional group in which all elements of the functional group in the ring form have p-orbitals, and these p-orbitals form conjugation. Specific examples include an aryl group and a heteroaryl group.

"아릴(aryl)기"는 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다. An "aryl group" includes a monocyclic or fused ring polycyclic (ie, a ring that divides adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다. "Heteroaryl group" means containing 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and P in the aryl group, the rest being carbon. When the heteroaryl group is a fused ring, at least one ring of the fused ring may include 1 to 4 heteroatoms.

아릴기 및 헤테로아릴기에서 고리의 원자수는 탄소수 및 비탄소원자수의 합이다.
The number of atoms of the ring in the aryl group and heteroaryl group is the sum of the number of carbon atoms and non-carbon atoms.

도 1은 본 발명의 폴리카보네이트의 알코올 분해에 대한 개략도를 나타낸 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 폴리카보네이트의 알코올 분해 방법과 그 방법에 사용되는 촉매에 대해 설명하도록 한다.Figure 1 shows a schematic diagram of the alcohol decomposition of the polycarbonate of the present invention. Hereinafter, with reference to Figure 1 will be described for the alcohol decomposition method of the polycarbonate of the present invention and the catalyst used in the method.

본 발명의 촉매용 구아니딘 유도체(guanidine derivatives)는 폴리카보네이트를 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하는 알코올 분해(alcoholysis) 반응에서 사용되는 것을 특징으로 한다.Guanidine derivatives for catalysts of the present invention are characterized in that they are used in alcohol decomposition reactions that decompose polycarbonates into bisphenol A and organic carbonates.

바람직하게는, 상기 촉매용 구아니딘 유도체는 하기 구조식 1로 표시되는 것일 수 있다.Preferably, the guanidine derivative for the catalyst may be represented by the following structural formula (1).

[구조식 1][Formula 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

구조식 1에서,In structure 1,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other and substituted or unsubstituted fused together with three atoms therebetween To form a C1 to C30 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C30 heteroaryl group,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

X는

Figure pat00011
또는
Figure pat00012
이고,X is
Figure pat00011
or
Figure pat00012
ego,

R5 내지 R7은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
R 5 to R 7 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

더욱 바람직하게는, 상기 구조식 1에서,More preferably, in Structural Formula 1,

R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로아릴기를 형성하고,R 1 and R 2 combine with each other to form a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heteroaryl group with three atoms therebetween,

R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

X는

Figure pat00013
이고,X is
Figure pat00013
ego,

R5는 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.R 5 may be a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

가장 바람직하게는, 상기 구아니딘 유도체는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene)일 수 있다.Most preferably, the guanidine derivative may be TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene).

상기 알코올은 메탄올, 에탄올 또는

Figure pat00014
이고, R8 및 R9는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C30 알킬기, 또는 C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기이거나, 또는 R8 및 R9는 서로 결합하여 그들 사이의 2개의 탄소원자와 함께 융합된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C6 내지 C30 아릴기를 형성하는 것일 수 있다.
The alcohol is methanol, ethanol or
Figure pat00014
R 8 and R 9 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, or a C3 to C30 cycloalkyl group, a C6 to C30 aryl group, or R 8 and R 9 are bonded to each other It may be to form a fused C3 to C30 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C6 to C30 aryl group with two carbon atoms of.

이하, 본 발명의 폴리카보네이트의 분해 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the decomposition method of the polycarbonate of the present invention will be described.

본 발명의 폴리카보네이트의 분해 방법은 구아니딘 유도체(guanidine derivatives) 유기촉매와 알코올 조건 하에서 폴리카보네이트(Poly(bisphenol A carbonate))를 비스페놀 A와 카보네이트(carbonate)로 알코올 분해(alcoholysis)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Decomposition method of the polycarbonate of the present invention comprises the step of alcohol decomposition of polycarbonate (Poly (bisphenol A carbonate)) with bisphenol A and carbonate under guanidine derivatives organic catalyst and alcohol conditions It is characterized by.

상기 구아니딘 유도체는 상술한 바와 같이 상기 구조식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.The guanidine derivative is preferably a compound represented by the formula (1) as described above.

가장 바람직하게는, 상기 구아니딘 유도체는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene)일 수 있다.Most preferably, the guanidine derivative may be TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene).

상기 유기 촉매는 폴리카보네이트에 대하여 0.01 내지 5mol% 함량으로 로딩되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 4mol%의 함량으로 로딩될 수 있다. 본 발명은 유기 촉매의 적은 양의 로딩으로도 폴리카보네이트를 완전히 분해할 수 있는 효율적인 시스템을 제공할 수 있다.The organic catalyst is preferably loaded in an amount of 0.01 to 5 mol%, more preferably 1.0 to 4 mol%, based on the polycarbonate. The present invention can provide an efficient system capable of completely degrading polycarbonate even with a small amount of loading of the organic catalyst.

상기 알코올은 메탄올, 에탄올 또는

Figure pat00015
이고, R8 및 R9는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C30 알킬기, 또는 C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기이거나, 또는 R8 및 R9는 서로 결합하여 그들 사이의 2개의 탄소원자와 함께 융합된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C6 내지 C30 아릴기를 형성할 수 있다.The alcohol is methanol, ethanol or
Figure pat00015
R 8 and R 9 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, or a C3 to C30 cycloalkyl group, a C6 to C30 aryl group, or R 8 and R 9 are bonded to each other Together with two carbon atoms of C 3 to C 30 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C 6 to C 30 aryl group.

상기 알코올 분해에서 사용되는 용매는 알코올 분해 후 상기 알코올의 종류에 따라 생성되는 유기 카보네이트와 동일한 유기 카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.The solvent used in the alcohol decomposition is preferably used the same organic carbonate as the organic carbonate produced according to the type of alcohol after alcohol decomposition.

예를 들면, 상기 알코올 분해에서 사용되는 알코올이 메탄올인 사용되는 용매는 메탄올이 투입되었을 때 제조되는 유기카보네이트인 디메틸카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 알코올 분해 후 최종 생성물의 화학종을 비스페놀 A, 메탄올 및 디메틸카보네이트 세 종류로 줄여 이후 정제 공정을 간소화할 수 있다.For example, it is preferable to use dimethyl carbonate, which is an organic carbonate produced when methanol is added, as the solvent used for the alcohol used in the alcohol decomposition is methanol. Accordingly, the species of the final product after alcohol decomposition can be reduced to three kinds of bisphenol A, methanol and dimethyl carbonate, thereby simplifying the purification process.

상기 알코올 분해는 20 내지 300℃에서 수행하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30 내지 150℃, 더욱 더 바람직하게는 50 내지 75℃의 마일드한 조건에서 수행될 수 있다.The alcohol decomposition is preferably carried out at 20 to 300 ℃, more preferably may be carried out in mild conditions of 30 to 150 ℃, even more preferably 50 to 75 ℃.

상기 온도 조건에서, 상기 알코올 분해는 1 내지 100시간 동안 수행되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.5시간 내지 50시간 동안 수행될 수 있고, 더욱 더 바람직하게는 2시간 내지 6시간 동안 수행될 수 있다.Under the above temperature conditions, the alcohol decomposition is preferably performed for 1 to 100 hours, more preferably for 1.5 hours to 50 hours, even more preferably for 2 hours to 6 hours. .

상기 알코올 분해 후, 휘발성 물질을 증발시켜 생성된 고체 혼합물을 정제하여 비스페놀 A를 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.After the alcohol decomposition, the step of recovering the bisphenol A by purifying the solid mixture produced by evaporating the volatiles may be further performed.

한편, 상기 알코올 분해 후, 휘발성 물질을 증발시켜 생성된 고체 혼합물을 유기용매에 용해시켜 현탁액을 필터링하여 상기 유기 촉매를 포함하는 고체를 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.Meanwhile, after the alcohol decomposition, the solid mixture generated by evaporating the volatile substance may be dissolved in an organic solvent to filter the suspension to recover the solid including the organic catalyst.

상기 유기 촉매를 포함하는 고체는 폴리카보네이트를 분해하는 다음 사이클에서 재사용함으로써 촉매 사용량을 줄일 수 있다.The solid comprising the organic catalyst can be used again in subsequent cycles to decompose the polycarbonate, thereby reducing the catalyst usage.

상기 재사용은 연속적인 사이클에서 동일한 방법으로 반복하여 이루어질 수 있다.The reuse may be repeated in the same way in successive cycles.

상기 유기용매는 디에틸 에테르, 디클로로에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등을 사용될 수 있으나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않는다.The organic solvent is diethyl ether, dichloroethyl ether, diisopropyl ether, n-butyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl acetate, ethyl Acetate, methyl cellosorb acetate, ethyl cellosorb acetate, diethyl cellosorb acetate, methylethyl carbitol, diethyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and the like can be used. The scope of the present invention is not limited to this.

상기 유기용매에 용해시킨 용액은 원심분리하여 비스페놀 A를 회수할 수 있다.
Bisphenol A may be recovered by centrifuging the solution dissolved in the organic solvent.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 들어 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1: 폴리카보네이트 분해( 1: polycarbonate decomposition ( depolymerizationdepolymerization ))

4 ㎖ 글라스바이알에 폴리카보네이트(PC)(0.13 g, 0.50 mmol of carbonate functionality), TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene)(1.4 mg, 0.010 mmol), 디메틸카보네이트(DMC)(1.0 ㎖), 메탄올(0.20 ㎖, 10 equiv), 및 헥사메틸벤젠(13.8 mg, 0.085 mmol, internal standard)을 첨가하였다. 상기 바이알은 50℃의 예열반응 블록에 놓았다. 6시간 교반 후, 아세트산을 반응 종료를 위해 첨가하였다. 반응혼합물의 표본은 1H-NMR 분석을 수행하였다. D2O의 방울을 용액에 첨가하여 페놀 및 잔류 수의 넓은 양성자 신호를 제거하여 정확도를 향상시켰다. 비스페놀 A(BPA) (> 98 %), 비스페놀 A 모노메틸 카보네이트(BPAMC) (1 % 미만) 및 비스페놀 A 디메틸카보네이트(BPADC)(검출되지 않음)의 수율을 헥사메틸벤젠 표준에 비교하여 측정하였다.
Polycarbonate (PC) (0.13 g, 0.50 mmol of carbonate functionality), TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene) (1.4 mg, 0.010 mmol) in 4 ml glass vials, Dimethylcarbonate (DMC) (1.0 mL), methanol (0.20 mL, 10 equiv), and hexamethylbenzene (13.8 mg, 0.085 mmol, internal standard) were added. The vial was placed in a preheating block at 50 ° C. After stirring for 6 hours, acetic acid was added to complete the reaction. Samples of the reaction mixture were subjected to 1 H-NMR analysis. Droplets of D 2 O were added to the solution to remove the wide proton signal of phenol and residual water to improve accuracy. Yields of bisphenol A (BPA) (> 98%), bisphenol A monomethyl carbonate (BPAMC) (less than 1%) and bisphenol A dimethylcarbonate (BPADC) (not detected) were measured compared to hexamethylbenzene standards.

실시예Example 2: 폴리카보네이트 분해( 2: polycarbonate decomposition ( depolymerizationdepolymerization ))

50℃에서 6시간 반응시키는 대신에 75℃에서 2시간 동안 반응시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 분해를 수행하였다.
Polycarbonate decomposition was performed in the same manner as in Example 1 except that the reaction was carried out at 75 ° C. for 2 hours instead of the reaction at 50 ° C. for 6 hours.

실시예Example 3: 사용 후  3: after use 폴레카보네이트로부터From polycarbonate 비스페놀 A 회수 Bisphenol A Recovery

100㎖의 둥근 바닥플라스크에 보호용 안경(3M SeeproTM)으로부터 수득한 PC(1.3 g, 5.0mmol of carbonate functionality), TBD(14mg, 0.10mmol), DMC(10㎖), 및 메탄올(2.0㎖, 10당량)을 넣었다. 상기 플라스크는 50℃의 예열반응 블록에 놓았다. 12시간 교반 후, 감압 하에서 휘발성 화학물질을 증발시키고, 고체 혼합물을 컬럼크로마토그래피(hexane/EtOAc from 5:1 to 2:1)에 의해 정제하여 BPA(1.1g, 96%)를 얻었다.
PC (1.3 g, 5.0 mmol of carbonate functionality), TBD (14 mg, 0.10 mmol), DMC (10 mL), and methanol (2.0 mL, 10 equiv) obtained from protective glasses (3M SeeproTM) in a 100 mL round bottom flask ). The flask was placed in a preheating block at 50 ° C. After stirring for 12 hours, the volatile chemicals were evaporated under reduced pressure and the solid mixture was purified by column chromatography (hexane / EtOAc from 5: 1 to 2: 1) to give BPA (1.1 g, 96%).

실시예Example 4:  4: TBDTBD 회수 및 리사이클 실험 Recovery and Recycling Experiment

1회 사이클:1 cycle:

25㎖의 둥근 바닥플라스크에 PC(0.51g, 2.0mmol of carbonate functionality), TBD(14 mg, 0.10 mmol), DMC(3.0 ㎖), 및 메탄올(0.64g, 20mmol)를 넣었다. 상기 플라스크를 75℃의 예열 반응 블록에 놓고, 2시간 교반 후, 반응 혼합물을 아이스배스에 두었다. 1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane)을 내부표준(internal standard)으로 첨가하고, 반응 혼합물의 일부를 취하여 1H-NMR 분석을 수행하고, 감압 하에 휘발성 성분을 증발시켰다. 고체 혼합물은 디에틸에테르(diethyl ether) 20 ㎖에 용해시키고, 현탁액을 필터링하고 회수하였다. 디에틸에테르 용액은 원심분리하여 BPA(0.40 g, 88%)을 생산하였다.In a 25 mL round bottom flask was placed PC (0.51 g, 2.0 mmol of carbonate functionality), TBD (14 mg, 0.10 mmol), DMC (3.0 mL), and methanol (0.64 g, 20 mmol). The flask was placed in a preheating reaction block at 75 ° C. and after stirring for 2 hours, the reaction mixture was placed in an ice bath. 1,1,1-trichloroethane was added as an internal standard, a portion of the reaction mixture was taken to perform 1 H-NMR analysis, and the volatile components were evaporated under reduced pressure. . The solid mixture was dissolved in 20 ml of diethyl ether and the suspension was filtered and recovered. The diethyl ether solution was centrifuged to produce BPA (0.40 g, 88%).

2회 사이클:2 cycles:

1회 사이클에서 회수된 TBD를 포함하는 고체는 PC(0.50g, 2.0mmol of carbonate functionality), DMC(3.0 ㎖), 및 메탄올(0.64g, 20mmol)과 25 ㎖ 둥근플라스트에서 혼합하였다. 2시간 교반 후, 반응 혼합물을 아이스배스에 두었다. 1,1,1-트리클로로에탄을 내부표준으로 첨가하고, 반응 혼합물의 일부를 취하여 1H-NMR 분석을 수행하였다. 감압 하에 휘발성 성분을 증발시켰다. 고체 혼합물은 디에틸에테르(20 ㎖)에 용해시키고, 현탁액을 필터링하고 회수하였다. 디에틸에테르 용액은 원심분리하여 BPA(2회 사이클에서 0.46g, 총량 0.86g, 누적 수율 95%)를 생산하였다. 이후의 사이클은 2 사이클의 과정과 동일하게 수행할 수 있다.
The solid containing TBD recovered in one cycle was mixed with PC (0.50 g, 2.0 mmol of carbonate functionality), DMC (3.0 mL), and methanol (0.64 g, 20 mmol) in a 25 mL round platter. After stirring for 2 hours, the reaction mixture was placed in an ice bath. 1,1,1-trichloroethane was added as internal standard and a portion of the reaction mixture was taken to perform 1 H-NMR analysis. The volatile components were evaporated under reduced pressure. The solid mixture was dissolved in diethyl ether (20 mL) and the suspension filtered and recovered. The diethyl ether solution was centrifuged to produce BPA (0.46 g in two cycles, 0.86 g total, 95% cumulative yield). The subsequent cycle can be performed in the same manner as the two cycles.

실시예Example 5:  5: TBDTBD 촉매  catalyst inin situsitu 재사용 실험 Reuse experiment

100㎖ 둥근 바닥 플라스크에 PC(0.50g, 2.0mmol mmol of carbonate functionality), TBD(14mg, 0.10mmol), DMC(15㎖), 메탄올 (4.0㎖) 및 헥사메틸벤젠(0.14g, 0.86mmol)을 첨가하였다. 플라스크를 75℃에서 예열된 반응 블록 상에 놓았다. 반응 진행은 1HNMR에 의해 모니터링 되었다. 45분 후 (1H-NMR에 의한 BPA 수율> 98 %), 반응 혼합물은 아이스 배스에 두었다. PC의 새로운 부분 (0.52g, 2.1mmol의 카보네이트 작용기)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 재밀봉된 플라스크를 75℃ 가열 블록에 놓고 두 번째 시험을 시작하였다. 각 실험은 동일한 과정에 따라 반복한다.
In a 100 ml round bottom flask, PC (0.50 g, 2.0 mmol mmol of carbonate functionality), TBD (14 mg, 0.10 mmol), DMC (15 ml), methanol (4.0 ml) and hexamethylbenzene (0.14 g, 0.86 mmol) Added. The flask was placed on a reaction block preheated at 75 ° C. Reaction progress was monitored by 1 HNMR. After 45 minutes (BPA yield> 98% by 1 H-NMR), the reaction mixture was placed in an ice bath. A new portion of PC (0.52 g, 2.1 mmol carbonate functional group) was added to the reaction mixture. The resealed flask was placed in a 75 ° C. heating block and a second test was started. Each experiment is repeated following the same procedure.

실시예Example 6: 폴리카보네이트 분해로부터 유기  6: organic from polycarbonate decomposition 카보네이트Carbonate 합성 synthesis

4 ㎖ 유리 바이알에 폴리 (비스페놀 A 카보네이트) (0.13 g, 카보네이트 작용기 0.50 mmol), 1- 페닐에탄-1,2-디올(1-phenylethane-1,2-diol)(0.35 g, 2.5 mmol) 및 1,5,7- TBD (1.4 mg, 2.0 mol %)을 2- 메틸테트라히드로푸란 (1 ㎖)에 용해시켰다. 혼합물을 30℃에서 12시간 동안 교반한 후, 아세트산 일부를 첨가하여 반응을 중단시키고, 조혼합물을 실리카겔상에서 플래시 크로마토 그래피 (헥산 / EtOAc 9 : 1 내지 3 : 1)에 의해 직접 정제하여 BPA (113 mg, 99 %) 및 4-phenyl-1,3-dioxolan-2-one (76 mg, 92 %)을 수득하였다.
Poly (bisphenol A carbonate) (0.13 g, carbonate functional 0.50 mmol), 1-phenylethane-1,2-diol (0.35 g, 2.5 mmol) in 4 ml glass vials and 1,5,7-TBD (1.4 mg, 2.0 mol%) was dissolved in 2-methyltetrahydrofuran (1 mL). The mixture was stirred at 30 ° C. for 12 h, then the reaction was stopped by addition of some acetic acid and the crude mixture was purified directly by flash chromatography on silica gel (hexane / EtOAc 9: 1 to 3: 1) to BPA (113 mg, 99%) and 4-phenyl-1,3-dioxolan-2-one (76 mg, 92%) were obtained.

[시험예][Test Example]

시험예Test Example 1: 촉매에 따른  1: according to catalyst PCPC 분해 속도 및 수율 측정 Degradation rate and yield measurement

에스테르교환반응(transesterification)에서 높은 반응성을 나타내는 것으로 알려진 일련의 촉매들을 선택하여 도 2에 나타내었다. 2-메틸테트라하이드로푸란(2-Me-THF)에 폴리카보네이트 용액(Mn=21.0kg/mol, Mw=41.5kg/mol, PDI=1.98)과 메탄올(10 당량)을 상온에서 첨가하였다. 12시간 후, 분해 속도 및 생성물 수율을 1H-NMR 분광법으로 측정하였으며, 헥사메틸벤젠(hexamethylbenzene)을 내부 표준으로 사용하였다. 단량체 생성물, 비스페놀 A 및 BPA-디메틸카보네이트(BPA-dimethylcarbonates, BPADC), 및 BPA-모노-메틸카보네이트(BPA-mono-methylcarbonate, BPAMC)의 수율을 측정하였고, BPA, BPADC 및 BPAMC 의 1H-NMR 스펙트럼과 비교하여 비스페놀 A 부분에서 디메틸 피크를 사용하여 반응 혼합물 중의 각 성분을 분석하였다. BPA, BPADC, 및 BPAMC가 생성되는 반응식을 아래의 반응식 1에 나타내었으며, 촉매 및 용제에 따른 수율을 아래의 표 1에 나타내었다. 표 1에서 반응 조건은 PC(BPA 단위를 기준으로 0.5 mmol), 메탄올(2.5 mmol) 및 촉매(0.010 mmol, 2.0 mol %)를 용매(1 ㎖)에 12시간 동안 반응시켰다. b는 헥사메틸벤젠을 내부 표준으로 사용하여 CDCl3에서 1H-NMR 분광법으로 측정한 것이고, c는 t-부탄올을 내부 표준으로 사용 한것이고, d는 반응 시간이 6시간, e는 반응 시간이 2시간이다.A series of catalysts known to exhibit high reactivity in transesterification is shown in FIG. 2. To 2-methyltetrahydrofuran (2-Me-THF), a polycarbonate solution (Mn = 21.0 kg / mol, Mw = 41.5 kg / mol, PDI = 1.98) and methanol (10 equiv) were added at room temperature. After 12 hours, the rate of decomposition and product yield were measured by 1 H-NMR spectroscopy and hexamethylbenzene was used as internal standard. Yields of monomer product, bisphenol A and BPA-dimethylcarbonates (BPADC), and BPA-mono-methylcarbonate (BPAMC) were measured and 1H-NMR spectra of BPA, BPADC and BPAMC were measured. Each component in the reaction mixture was analyzed using a dimethyl peak in the bisphenol A portion in comparison with. Schemes in which BPA, BPADC, and BPAMC are produced are shown in Scheme 1 below, and the yields according to catalysts and solvents are shown in Table 1 below. In Table 1, PC (0.5 mmol based on BPA unit), methanol (2.5 mmol) and catalyst (0.010 mmol, 2.0 mol%) were reacted with a solvent (1 mL) for 12 hours. b is measured by 1H-NMR spectroscopy on CDCl 3 using hexamethylbenzene as internal standard, c is t-butanol as internal standard, d is 6 hours, e is 2 hours to be.

[반응식 1] Scheme 1

Figure pat00016
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Figure pat00017
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본 실험에서 종래 에스테르화 촉매로서 Ti(OiPr)4, p-toluenesulfonic acid(p-TSA), 4-dimethylaminopyridine(DMAP), 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 사용하였다. 그러나, 대중적 에스테르 교환촉매인 Ti(OiPr)4 와 TsOH 는 어떠한 활성도 나타내지 않았다(실험 1, 실험 2). DMAP와의 반응에서, 1H-NMR 스펙트럼에서 검출 가능한 수준의 페놀성 말단 피크 성장이 검출 가능한 수준으로 관찰되었고 분자량이 감소되었다. 그러나 반응 속도는 매우 느렸다(실험 3).In this experiment, Ti (O i Pr) 4 , p- toluenesulfonic acid (p-TSA), 4-dimethylaminopyridine (DMAP), sodium hydroxide and potassium hydroxide were used as the conventional esterification catalyst. However, the popular transesterification catalysts Ti (O i Pr) 4 and TsOH did not show any activity (Experiment 1, Experiment 2). In the reaction with DMAP, a detectable level of phenolic terminal peak growth was observed at a detectable level in the 1 H-NMR spectrum and the molecular weight was reduced. However, the reaction rate was very slow (Experiment 3).

종래 폴리카보네이트 분해에 널리 사용되는 알칼리금속은 예상대로 우수한 효율을 나타냈다. 수산화나트륨은 폴리카보네이트를 85% BPA와 15% BPAMC로 구성된 단량체의 혼합물로 완전히 분해하였다(실험 4). 1H-NMR 스펙트럼에서 미량의 BPADC만 관찰되었다. 디메틸카보네이트(84%)도 높은 수율로 기록되었다. 수산화칼륨은 수산화나트륨보다 효과가 좋았다(실험 5). 오시마(Oshima)가 개발한 아연 클러스터 촉매인 Zn(TAC)은 광범위한 에스테르에서 탁월한 에스테르교환 효율을 보였다. 그러나, Zn(TAC)는 폴리카보네이트 분해에서 낮은 반응 속도를 나타내었다(실험 6).Alkali metals widely used in conventional polycarbonate decomposition showed excellent efficiency as expected. Sodium hydroxide completely degraded polycarbonate into a mixture of monomers consisting of 85% BPA and 15% BPAMC (Experiment 4). Only traces of BPADC were observed in the 1 H-NMR spectrum. Dimethyl carbonate (84%) was also recorded in high yield. Potassium hydroxide was better than sodium hydroxide (Experiment 5). Zn (TAC), a zinc cluster catalyst developed by Oshima, showed excellent transesterification efficiency over a wide range of esters. However, Zn (TAC) showed a low reaction rate in polycarbonate degradation (Experiment 6).

이후, DBU(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)와 TBD를 포함하는 유기 촉매에 대해 관찰하였다. 이들 아미딘(amidine) 및 구아니딘(guanidine) 염기는 생분해성 폴리에스테르를 생성하기 위해 락티드(lactides) 및 관련 사이클릭 에스테르의 개환중합반응을 촉매할 수 있다. 역으로 접근하면, 폴리머를 포함하는 에스테르의 분해 또한 할 수 있는 것이다. 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리락트산은 DBU와 TBD에 의한 에스테르 교환 반응에 의해 합성 가치가 있는 작은 분자로 분해될 수 있다.Then, an organic catalyst including DBU (1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene) and TBD was observed. These amidines and guanidine bases can catalyze the ring-opening polymerization of lactides and related cyclic esters to produce biodegradable polyesters. On the contrary, it is also possible to decompose the ester comprising the polymer. Polyethylene terephthalate and polylactic acid can be broken down into small molecules of synthetic value by transesterification with DBU and TBD.

그러나 폴리카보네이트 분해에서 이들의 사용은 최근까지 보고되지 않았다. 종래 PC 분해를 위하여 DBU를 평가한 바 있으나, 과량의 MeOH에서, 높은 수준의 BPA 및 DMC 회수가 달성되었다. 본 실험에서, DBU와 TBD는 상온에서 2mol% 로딩만으로 우수한 분해(depolymerization) 효율을 나타냈다. DBU와의 반응은 중합체성 또는 올리고머 잔류물을 남기지 않고 상온에서 40% BPA 및 35% DMC를 함유하는 단량체 생성물만을 생성하였다. 또한, TBD는 우수한 촉매 성능을 나타내었고, BPA(>98%) 및 DMC(>98%)로의 완전한 분해가 주목할 만한 다른 생성물 없이 이루어져 원래의 단량체로의 완전한 분해를 구현하였다(실험 8).However, their use in polycarbonate degradation has not been reported until recently. DBU was evaluated for conventional PC degradation, but in excess MeOH, high levels of BPA and DMC recovery were achieved. In this experiment, DBU and TBD showed excellent depolymerization efficiency with only 2mol% loading at room temperature. The reaction with DBU produced only monomeric products containing 40% BPA and 35% DMC at room temperature, leaving no polymeric or oligomeric residue. In addition, TBD showed good catalytic performance, with complete degradation to BPA (> 98%) and DMC (> 98%) without any other product notable to achieve complete degradation to the original monomers (Experiment 8).

과량의 메탄올이 사용된 상기 시스템과 비교할 때, PC(2-Me-THF)와 상용성이 있는 용매의 첨가는 분해를 극적으로 촉진시켰다. 그러나 공정의 관점에서 볼 때, 보조 용매를 사용하면 반응 후 별도의 분리 단계가 필요하므로 추가 투자 및 공정 비용이 발생할 수 있다.Compared with the above systems where excess methanol was used, the addition of solvents compatible with PC (2-Me-THF) dramatically accelerated the degradation. From a process point of view, however, the use of auxiliary solvents requires a separate separation step after the reaction, which may result in additional investment and process costs.

시스템에 존재하는 화학종의 수를 줄이기 위해 용매로서 메탄올과 디메틸카보네이트를 테스트하였다(실험 9 내지 15). 메탄올에서 폴리카보네이트의 열악한 용해도는 촉매 전환을 방해하지만(실험 9), DMC(항목 10)에서는 단량체 종으로의 효율적인 폴리카보네이트 분해가 구현되었다. BPA에 대한 완전한 분해는 50℃에서 6시간(실험 11, 실시예 1), 75℃에서 2시간 이내(실험 12, 실시예 2)에 달성되었다. Methanol and dimethylcarbonate were tested as solvents to reduce the number of species present in the system (Experiments 9-15). Poor solubility of polycarbonates in methanol hinders catalytic conversion (Experiment 9), but efficient polycarbonate degradation into monomeric species has been achieved in DMC (item 10). Complete degradation for BPA was achieved within 6 hours at 50 ° C. (Exp. 11, Example 1) and within 2 hours at 75 ° C. (Exp. 12, Example 2).

다른 유기 촉매를 DMC 용매에서 비교하면, DBU와 7-Methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene(MTBD)는 TBD에 비해 효과적이지 못했다. DBU와 MTBD는 염기도의 차이에 관계없이 유사한 성능을 보였다(실험 13, 14). 메탄올의 최적량은 10당량이었다. 낮은 메탄올 로딩은 BPA와 DMC 생성을 감소시켰다(실험 11, 15).Comparing other organic catalysts in DMC solvents, DBU and 7-Methyl-1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dec-5-ene (MTBD) were less effective than TBD. DBU and MTBD showed similar performance regardless of the difference of basicity (Experiment 13, 14). The optimum amount of methanol was 10 equivalents. Low methanol loading reduced BPA and DMC production (Experiments 11, 15).

따라서, 분해 후에 BPA, 메탄올 및 DMC의 3가지 성분만이 존재하며, 이후 간단한 정제 공정 설계를 예상할 수 있다. 참고로, 메탄올과 DMC를 분리하는 공정은 Asahi Kasei의 용융 중합 공정으로 수행할 수 있다.
Thus, after decomposition, only three components are present, BPA, methanol and DMC, after which a simple purification process design can be expected. For reference, a process of separating methanol and DMC may be performed by a melt polymerization process of Asahi Kasei.

실험예Experimental Example 2: 사용 후 폴리카보네이트의 분해 2: Decomposition of polycarbonate after use

실시예 3에 따라 사용 후 PC의 화학적 분해를 수행하였으며 그에 대한 사진을 도 3에 나타내었다. 이에 따르면, 보호용 안경으로부터 회수된 폴리카보네이트는 DMC에서 TBD 촉매 분해에 제공되었고 높은 BPA(96 %) 회수가 이루어졌다.Chemical degradation of the PC was performed after use according to Example 3 and a photograph thereof is shown in FIG. 3. According to this, polycarbonate recovered from the protective eyewear was provided for TBD catalysis in DMC and high BPA (96%) recovery was achieved.

한편, DMC(디메틸카보네이트) 용매에서 PC의 TBD 매개 메탄올 분해는 1H-NMR에서 페놀성 방향족(6.6-7.4ppm) 및 디메틸(1.6-1.7ppm) 피크의 형성에 의해 추적하여(50?) 그 결과를 도 4에 나타내었다. 이에 따르면, 중합성 카보네이트 잔기의 대부분은 20분 이내에 모노머 및 올리고머 종으로 분해되었다. 올리고머의 완전한 소실은 DMC 용매, 50℃에서 1시간의 메탄올 분해 후에 달성되었다. 비록 BPDC가 2시간 이내에 BPAMC로 완전히 변형되었지만, BPAMC에서 BPA로의 최종 단계는 느리게 진행되었다. BPA로의 완전한 분해는 5시간 후에 완료되었다.
On the other hand, TBD-mediated methanolysis of PC in DMC (dimethylcarbonate) solvent was followed (50?) By the formation of phenolic aromatic (6.6-7.4 ppm) and dimethyl (1.6-1.7 ppm) peaks in 1 H-NMR. Is shown in FIG. 4. According to this, most of the polymerizable carbonate residues degraded into monomeric and oligomeric species within 20 minutes. Complete disappearance of the oligomer was achieved after 1 hour methanol digestion in DMC solvent, 50 ° C. Although BPDC completely transformed into BPAMC within 2 hours, the final step from BPAMC to BPA progressed slowly. Complete degradation to BPA was completed after 5 hours.

시험예Test Example 3:  3: TBDTBD 촉매의 재활용 가능성 Recyclability of the Catalyst

실시예 4의 방법에 따라 리사이클 실험을 수행한 후, TBD 촉매의 리사이클 가능성을 조사하여 아래의 표 2에 나타내었다. 구체적으로, 분해 후 반응 혼합물을 디에틸에테르로 씻어내었다. 수집된 디에틸 에테르 용액을 증발시켜 BPA를 수득하고, BPA 및 TBD의 혼합물인 고형 잔류물을 다음 사이클에 제공하였다. 첫번째 사이클은 5 mol% TBD 로딩으로 수행되었다. 최대 3사이클, 2시간 내에 완전한 BPA 형성이 75℃에서 관찰되었다. 4사이클째부터 BPAMC의 일부가 검출되었다(4사이클에서 0.6 %, 5사이클에서 3.0 %). 재순환 과정에서 TBD가 없어지면 촉매 효율이 저하될 수 있다.After performing a recycling experiment according to the method of Example 4, the recycling potential of the TBD catalyst was investigated and shown in Table 2 below. Specifically, after decomposition, the reaction mixture was washed with diethyl ether. The collected diethyl ether solution was evaporated to yield BPA, which gave a solid residue which was a mixture of BPA and TBD in the next cycle. The first cycle was performed with 5 mol% TBD loading. Complete BPA formation was observed at 75 ° C. in up to 3 cycles, 2 hours. Part of BPAMC was detected from cycle 4 (0.6% at 4 cycles and 3.0% at 5 cycles). The absence of TBD during the recycle process can reduce the catalyst efficiency.

사이클cycle BPA 수율(%)BPA yield (%) BPAMC(%)BPAMC (%) BPA(%, 누적)BPA (% cumulative) 1One 8888 00 8888 22 102102 00 9595 33 100100 00 9797 44 9696 1One 9696 55 101101 33 9797

회수없이 촉매의 재사용도 실시하여 아래의 표 3에 나타내었다.Reuse of the catalyst without recovery was also shown in Table 3 below.

사이클cycle 시간(hTime (h BPAMC(%)BPAMC (%) 누적 BPA 수율(%)Cumulative BPA Yield (%) 1One 8888 00 9898 22 102102 00 9797 33 100100 00 9595 44 9696 1One 9999 55 101101 33 9797

반응은 15㎖ DMC, 75℃에서 0.50g의 PC(2.0 mmol 카보네이트), 4.0㎖의 메탄올(0.10mol, 50당량) 및 0.14g의 TBD(5 mol %)로 시작되었다. 1H-NMR 모니터링에 의해 95% 이상의 BPA 형성시, 새로운 PC가 더 추가되었다. 5사이클까지 TBD는 그 활성을 유지하고 PC를 BPA로 성공적으로 분해하였다. 그러나, 감소하는 촉매 활성의 신호가 검출되었고, 완전한 분해에 대한 시간은 매 사이클마다 점점 길어졌다. BPA와 TBD 사이의 산-염기 평형을 고려할 때, 각 사이클 후에 BPA의 축적은 평형을 TBD-H+ 쪽으로 이동시킬 것이고, 이는 활성 TBD의 농도를 낮추는 결과를 가져올 것이다.
The reaction started with 15 ml DMC, 0.50 g of PC (2.0 mmol carbonate), 4.0 ml of methanol (0.10 mol, 50 equiv) and 0.14 g of TBD (5 mol%) at 75 ° C. When more than 95% BPA was formed by 1 H-NMR monitoring, more new PCs were added. TBD maintained its activity for up to 5 cycles and successfully degraded the PC to BPA. However, a signal of decreasing catalytic activity was detected and the time for complete degradation was getting longer every cycle. Given the acid-base equilibrium between BPA and TBD, the accumulation of BPA after each cycle will shift the equilibrium towards TBD-H + , which will result in lowering the concentration of active TBD.

시험예Test Example 4:  4: TBDTBD -촉매 메커니즘 분석-Catalyst mechanism analysis

TBD-촉매 작용으로 폴리카보네이트를 분해시키는 메커니즘을 밝히기 위해, 카보네이트 활성화에 관한 실험을 수행하였다.In order to elucidate the mechanism by which TBD-catalyzed degradation of polycarbonates, experiments were conducted on carbonate activation.

이를 위하여, 디페닐카보네이트(DPC)와 유기 촉매 반응의 1H-NMR 실험을 수행하였다. 4 ㎖ 바이알에 DPC(0.021g, 0.10 mmol)와 TBD(14 mg, 0.10mmol)를 CDCl3 (1.0㎖)에 넣었다. 주위 온도에서 1시간 후, 반응 혼합물을 5 mm의 NMR 튜브로 옮기고 1H-NMR 분석을 수행하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. To this end, a 1 H-NMR experiment of an organic catalytic reaction with diphenyl carbonate (DPC) was performed. In a 4 mL vial, DPC (0.021 g, 0.10 mmol) and TBD (14 mg, 0.10 mmol) were added to CDCl 3 (1.0 mL). After 1 hour at ambient temperature, the reaction mixture was transferred to a 5 mm NMR tube and 1 H-NMR analysis was performed and the results are shown in FIG. 5.

이에 따르면, 등몰량의 디페놀카보네이트(DPC) 및 유기염기(TBD, MTBD 및 DBU)를 CDCl3에서 혼합하고 DPC로부터의 페놀 유리화를 하여 1시간 후 1H-NMR로 모니터링하였다. DBU(CH3CN에서 pKa = 24.3 conjugated acid)에서 MTBD(pKa = 25.5, CH3CN에서 conjugated acid)로 염기도의 10배 증가는 카바메이트(carbamate) 생성 속도에 차이를 나타내지 않았고, 이는 분해에서의 결과(표 1의 실험 13, 14)와 일치하였다. 그러나, TBD(pKa = 26.0, CH3CN에서 짝산)는 64%의 페놀레이트(phenolate) 형성을 나타냈다. 주어진 유기 염기 중 친핵성은 분해 속도에 유의한 영향을 미치지 않았고, TBD는 일반적인 염기 촉매로만 작용한 것이 아닌 것으로 추측된다. According to this, equimolar amounts of diphenol carbonate (DPC) and organic bases (TBD, MTBD and DBU) were mixed in CDCl 3 and phenol vitrification from DPC was monitored by 1 H-NMR after 1 hour. A 10-fold increase in basicity from DBU (pKa = 24.3 conjugated acid at CH 3 CN) to MTBD (pKa = 25.5, conjugated acid at CH 3 CN) showed no difference in the rate of carbamate production. The results were consistent with the results (Experiments 13 and 14 in Table 1). However, TBD (pKa = 26.0, conjugate in CH 3 CN) showed 64% phenolate formation. The nucleophilicity in a given organic base did not significantly affect the rate of degradation, and it is assumed that TBD did not act only as a general base catalyst.

한편, 20 ㎖ 바이알에 CHCl3(10 ㎖)에서 PC(0.13 g, 0.50 mmol)와 TBD(1.4 ㎎, 0.010 mmol, 2 mol%)를 혼합하였다. 주위 온도에서 1시간 후, 반응 혼합물의 분액을 고분자물질분자량측정기(GPC) 분석하여 그 결과를 도 6에 나타내었다. 이에 따르면, 유기 염기에 의한 카보네이트 그룹 활성화 및 카바메이트(carbamate) 형성은 분자량의 감소를 일으키는 사슬 절단을 초래할 것이다. 폴리카보네이트와의 반응은 분해의 징후를 나타내지 않았다. 더 강한 염기인 MTBD는 PC를 약간 분해하고 소량의 올리고머 생성물을 형성하였다. 반면에, 구아니딘 촉매인 TBD는 저분자량 생성물과 함께 상당한 분해를 나타냈다.Meanwhile, PC (0.13 g, 0.50 mmol) and TBD (1.4 mg, 0.010 mmol, 2 mol%) were mixed in CHCl 3 (10 mL) in a 20 mL vial. After 1 hour at ambient temperature, the aliquots of the reaction mixture were analyzed by GPC. The results are shown in FIG. 6. According to this, carbonate group activation and carbamate formation by organic bases will result in chain cleavage resulting in a decrease in molecular weight. Reaction with polycarbonate showed no signs of degradation. The stronger base, MTBD, slightly degraded the PC and formed a small amount of oligomer product. On the other hand, guanidine catalyst TBD showed significant degradation along with low molecular weight products.

이러한 결과는 타당한 분해 반응 메커니즘 중 하나인 도 7의 좌측에 나타낸 친핵성 첨가 경로를 뒷받침한다. TBD는 카바메이트(carbamate) 중간체 형성의 첫 번째 단계에서 우수한 활성을 보였다. 다음 단계인 카바메이트에 알코올의 첨가는 TBD와 들어오는 알코올 사이의 수소 결합 활성화에 의해 촉진될 것으로 기대된다. 수소 결합 활성 경로는 TBD-매개 락티드 중합 및 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 분해에서 제안된 또 다른 가능한 메카니즘이다.This result supports the nucleophilic addition pathway shown on the left side of FIG. 7, one of the valid degradation reaction mechanisms. TBD showed excellent activity in the first stage of carbamate intermediate formation. The next step, the addition of alcohol to carbamate, is expected to be facilitated by hydrogen bond activation between TBD and the incoming alcohol. Hydrogen bonding activity pathways are another possible mechanism proposed in TBD-mediated lactide polymerization and poly (ethyleneterephthalate) degradation.

TBD에서 이민 및 아민 잔기에 의한 카보네이트 및 알코올의 동시 활성화는 폴리카보네이트 분해를 촉진시킬 수 있다. 두 반응 경로 모두에서, TBD에서 구아니딘 작용기의 도너 및 억셉터 특성은 다른 촉매인 DBU 및 MTBD가 가지지 않는 폴리 카보네이트의 분해를 촉진시키는 중요한 역할을 한다.
Simultaneous activation of carbonates and alcohols by imine and amine residues in TBD can promote polycarbonate degradation. In both reaction pathways, the donor and acceptor properties of guanidine functional groups in TBD play an important role in promoting the decomposition of polycarbonates that other catalysts, DBU and MTBD, do not have.

시험예Test Example 5: 알코올 종류에 따른 유기  5: organic by alcohol type 카보네이트Carbonate

유기 카보네이트는 많은 응용 분야에서 사용되는 화합물 종류이다. 많은 제조 방법이 개발되어 왔으며, 독성이 높은 포스겐 및 그 유도체, 또는 CO2 및 에폭사이드를 포함하는 활성 카르보닐 화합물을 출발 물질로 주로 사용한다. 본 시험에서 TBD-촉매 분해가 다양한 알코올에 따라 폴리카보네이트 폐기물로부터 일정 범위의 유기 카보네이트를 생산하는지를 시험을 진행하여 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.Organic carbonates are a class of compounds used in many applications. Many methods of preparation have been developed and the active carbonyl compounds comprising toxic phosgene and derivatives thereof, or CO 2 and epoxides are mainly used as starting materials. In this test, the TBD-catalyst decomposition produced a range of organic carbonates from polycarbonate waste according to various alcohols, and the results are shown in Table 4 below.

Figure pat00018
Figure pat00018

2-Me-THF에 TBD 촉매(2 mol %)를 사용하여, 테스트한 알코올은 성공적으로 폴리카보네이트를 분해시켜 BPA와 상응하는 카보네이트를 고수율로 생산했다. 선형 및 고리형 카보네이트는 모두 폴리카보네이트 수지로 용이하게 합성되었다. 입체적으로 부피가 큰 치환기를 가진 1,2-디올은 반응 속도를 저해하지 않았지만(실험 5-7), 메탄올에서 에탄올로의 전환은 낮은 전환율(실험 2, BPA 71%, 50 ℃에서 카보네이트 72%)을 나타냈다. 이러한 결과에서 PC의 분해에서 알코올의 선택에 따라 보다 가치있는 유기 카보네이트로 재순환될 수 있다는 사실을 알 수 있다. 현재의 포스겐 또는 에폭사이드/CO2로부터 유기 카보네이트를 생산하는 것과 비교할 때, 본 발명의 PC 재활용 경로는 간단하고 안전하게 수행될 수 있음을 알 수 있었다.
Using a TBD catalyst (2 mol%) in 2-Me-THF, the alcohol tested successfully degraded the polycarbonate to produce BPA and the corresponding carbonate in high yield. Both linear and cyclic carbonates were readily synthesized into polycarbonate resins. While 1,2-diol with steric bulky substituents did not inhibit the reaction rate (Experiment 5-7), the conversion from methanol to ethanol showed low conversion (Experiment 2, BPA 71%, 72% carbonate at 50 ° C). ). These results show that depending on the choice of alcohol in the decomposition of PC, it can be recycled to more valuable organic carbonates. Compared with producing organic carbonates from current phosgene or epoxide / CO 2 , it has been found that the PC recycling route of the present invention can be carried out simply and safely.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
As described above, embodiments of the present invention have been described, but those skilled in the art may add, change, delete, or add elements within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.

Claims (11)

폴리카보네이트를 비스페놀 A와 유기 카보네이트로 분해하는 알코올 분해(alcoholysis) 반응에서 사용되는 촉매용 구아니딘 유도체(guanidine derivatives).Guanidine derivatives for catalysts used in alcohol decomposition reactions to decompose polycarbonates into bisphenol A and organic carbonates. 제1항에 있어서,
상기 촉매용 구아니딘 유도체는 하기 구조식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 촉매용 구아니딘 유도체;
[구조식 1]
Figure pat00019

구조식 1에서,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C30 헤테로아릴기를 형성하고,
R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
X는
Figure pat00020
또는
Figure pat00021
이고,
R5 내지 R7은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
The method of claim 1,
The catalyst guanidine derivative is a catalyst guanidine derivative, characterized in that represented by the following structural formula 1;
[Formula 1]
Figure pat00019

In structure 1,
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group, or R 1 and R 2 are bonded to each other and substituted or unsubstituted with 3 atoms therebetween To form a C1 to C30 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C30 heteroaryl group,
R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,
X is
Figure pat00020
or
Figure pat00021
ego,
R 5 to R 7 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group , A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.
제2항에 있어서,
상기 구조식 1에서,
R1 및 R2는 서로 결합하여 그들 사이의 3개의 원자와 함께 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 C1 내지 C5 헤테로아릴기를 형성하고,
R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
X는
Figure pat00022
이고,
R5는 수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기인 것을 특징으로 하는 촉매용 구아니딘 유도체.
The method of claim 2,
In the above formula 1,
R 1 and R 2 combine with each other to form a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heterocycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted fused C1 to C5 heteroaryl group with three atoms therebetween,
R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
X is
Figure pat00022
ego,
R 5 is a hydrogen atom, or a guanidine derivative for a catalyst, characterized in that a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 구아니딘 유도체는 TBD(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-5-ene)인 것을 특징으로 하는 촉매용 구아니딘 유도체.
The method of claim 1,
The guanidine derivative is a catalyst guanidine derivative, characterized in that TBD (1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -dec-5-ene).
구아니딘 유도체(guanidine derivatives) 유기촉매와 알코올 조건 하에서 폴리카보네이트(Poly(bisphenol A carbonate))를 비스페놀 A와 카보네이트(carbonate)로 알코올 분해(alcoholysis)하는 단계를 포함하는, 폴리카보네이트의 분해 방법.Guanidine derivatives A method of decomposing a polycarbonate, comprising: alcohol (poly (bisphenol A carbonate)) to bisphenol A and carbonate (alcoholysis) under an organic catalyst and alcohol conditions. 제5항에 있어서,
상기 구아니딘 유도체는 폴리카보네이트에 대하여 0.01 내지 5mol% 함량으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 5,
The guanidine derivative is a decomposition method of polycarbonate, characterized in that the loading of 0.01 to 5 mol% with respect to the polycarbonate.
제5항에 있어서,
상기 알코올 분해에서 사용되는 용매는 알코올 분해 후 상기 알코올의 종류에 따라 생성되는 유기 카보네이트와 동일한 유기 카보네이트인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 5,
The solvent used in the alcohol decomposition is a decomposition method of polycarbonate, characterized in that the same organic carbonate as the organic carbonate produced according to the type of alcohol after alcohol decomposition.
제5항에 있어서,
상기 알코올 분해에서 사용되는 알코올은 메탄올인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 5,
The alcohol used in the alcohol decomposition is a method of decomposing polycarbonate, characterized in that methanol.
제8항에 있어서,
상기 알코올 분해에 사용되는 용매는 디메틸카보네이트인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 8,
The solvent used for alcohol decomposition is dimethyl carbonate, characterized in that the decomposition method of polycarbonate.
제5항에 있어서,
상기 알코올 분해 후, 휘발성 물질을 증발시켜 생성된 고체 혼합물을 유기용매에 용해시키고 현탁액을 필터링하여 상기 유기촉매를 회수하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 5,
After the alcohol decomposition, further comprising the step of dissolving the solid mixture produced by evaporation of the volatiles in an organic solvent and filtering the suspension to recover the organic catalyst.
제10항에 있어서,
회수된 상기 융기촉매는 폴리카보네이트의 분해에 1회 내지 복수 회 재사용하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트의 분해 방법.
The method of claim 10,
The recovered catalyst may be reused once or multiple times for the decomposition of the polycarbonate.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038267A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesis of recycled plastic, method for preparing same, and recycled plastic and molded product using same
WO2023200245A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesizing recycled plastic, method for manufacturing same, and recycled plastic and molded product using same
WO2023210563A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 三菱ケミカル株式会社 Composition containing bisphenol, production method for same, production method for bisphenol a, and production method for polycarbonate resin
DE102023116198B3 (en) 2023-06-21 2024-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Sustainable process for the chemical recycling of polycarbonates
EP4382549A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-12 Swancor Innovation & Incubation Co., Ltd. Polycarbonate oligomer, manufacturing method thereof, curable composition, epoxy crosslinked product, and method for degrading epoxy crosslinked product by aminolysis

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220049355A (en) 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지화학 Method for decomposing of polycarbonate using ethanol
WO2024106999A1 (en) * 2022-11-18 2024-05-23 주식회사 엘지화학 Recylable cyclic carbonate composition and method for manufacturing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009027882A (en) 2007-07-23 2009-02-05 Toyota Motor Corp Switching power supply device
KR20150029750A (en) 2012-12-21 2015-03-18 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 Method for alcoholysis of polycarbonate compositions containing flame retardant or acrylonitrile-butadiene-styrene

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009027882A (en) 2007-07-23 2009-02-05 Toyota Motor Corp Switching power supply device
KR20150029750A (en) 2012-12-21 2015-03-18 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 Method for alcoholysis of polycarbonate compositions containing flame retardant or acrylonitrile-butadiene-styrene

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
European Polymer Journal, Vol.67, pp.449~458(2015.01.09.) *
Green Chem., Vol.19, pp.5422~5434(2017.10.18.) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038267A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesis of recycled plastic, method for preparing same, and recycled plastic and molded product using same
WO2023038266A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 엘지화학 Monomer composition for sythesizing recycled plastic, method for preparing same, recycled plastic using same, and molded product
WO2023038270A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesizing recycled plastic, method for manufacturing same, recycled plastic using same, and molded product
WO2023038269A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesizing recycled plastic, method for preparing same, recycled plastic using same, and molded product
WO2023200245A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 주식회사 엘지화학 Monomer composition for synthesizing recycled plastic, method for manufacturing same, and recycled plastic and molded product using same
WO2023210563A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 三菱ケミカル株式会社 Composition containing bisphenol, production method for same, production method for bisphenol a, and production method for polycarbonate resin
EP4382549A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-12 Swancor Innovation & Incubation Co., Ltd. Polycarbonate oligomer, manufacturing method thereof, curable composition, epoxy crosslinked product, and method for degrading epoxy crosslinked product by aminolysis
DE102023116198B3 (en) 2023-06-21 2024-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Sustainable process for the chemical recycling of polycarbonates

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