KR940008751B1 - 2-옥소-1,3-디옥솔란의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 2-옥소-1, 3-디옥솔란의 제조방법에 관한 것이다.
2-옥소-1, 3-디옥솔란(알킬렌 카보네이트라고도 불리움)은 촉매 존재하에서 알킬렌 옥사이드를 이산화탄소와 반응시켜 수득할 수 있는 것으로 알려져 있다. 독일연방공화국 공개 특허공보 제 2, 611, 087호에는 알킬렌 옥사이드를, 일반식 ROH의 양성자성 물질과 질소-함유 염기와의 배합물로 구성된 촉매의 존재하에, 0 내지 200℃의 온도 및 1 내지 98 바아(bar)의 압력 조건하에서 CO2와 반응시켜 일반식(1)의 알킬렌 카보네이트를 제조하는 방법이 기술되어 있다.
여기에서, 양성자성 물질은 물, 알콜 및 페놀이다. 질소-함유 염기로는 트리메탈아민, 트리에틸아민, 피리딘 또는 디메틸 아닐린이 언급되어 있다. 치환제 R 내지 R"'에 관하여는, 이들이 수소, 알킬, 아릴, 사이 클로알킬 또는 아르알킬 라디칼이될 수 있음을 단지 일반적으로 기술하고 있다. 더 상세한 설명은 제조되지 않았다. 실시예에서는 단지 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드만이 아킬렌 옥사이드로서 예시되었으며, 모든 작업은 가압(최소한 10바아) 하에서 수행한다.
문헌[G.Rokicki 및 공동작업자의 "Monatashefte fur Chemie" 115(1984), 205 내지 214]에는 알킬리 금속 염/상 전이 촉매의 존재하에서 CO2와 옥시란으로부터 사이클릭 카보네이트를 제조하는 방법에 기술되어있다. 크라운 에테르, 1, 4-디아자비사이클로[2,2,2]-옥탄(DABCO), N, N, N, N-테트라메틸 에틸렌디아민(TMEDA) 및 트리에틸벤질암모늄 클로라이드(TEGA) 및 또한(수율이 감소된) 폴리에틸렌글리콜을 상전이제로서 사용한다. 높은 수율, 즉 거의 이론치에 가까운 수율은 40 바아(bar)의 초기압력을 사용하는 경우에만 수득된다. 초기압력이 6바아(bar)인 경우에는, 약 25% 저하된 수율이 얻어지고 더구나 1바아(bar)인 경우에는 단지 8%의 수율이 얻어진다. 에폭시 성분으로서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드, 에피할로하이드린, 글리시돌, n-부틸, 아릴 및 페닐 글리시돌, 에테르, 스티렌 옥사이드 및 3, 3-이치환된 사이클로헥센 옥사이드가 언급되어 있다.
또 다른 문헌[G.Rokicki, Makromol Chem. 186, 331 내지 337(1985)]에서는 상기 예시된 조건하에서 2, 2-비스[4-(2, 3-에폭시프로폭시)페닐]-프로판 또는 에폭시수지(Epikote 828)를 사용하여 사이클릭 디카보네이트를 제조하는 방법이 기술되어 있다.
촉매로서, 메탄올과 같은 알콜 및 (비)치환된 포스핀 화합물의 존재하에서 알킬렌 옥사이드를 CO2로 처리하여 알킬렌 카보네이트를 제조하는 방법이 또한 공지되어 있다[참조 : PCT 재 84/03, 701]. 이 경우에도 또한 증가된 압력(21바아)이 사용된다. 또한, 문헌에는, 알콜 및 또한 포스핀 둘다의 존재가 우수한 고수율을 수득하기 위해 절대적으로 필수적인 것으로 나타나 있다.
따라서, 선행기술분야로부터 판명된 사실로서, 고수율을 얻기 위해서는 항상 고압을 사용해야 하고, 조촉매를 함유하는 촉매 혼합물을 반드시 사용해야 하고/하거나 만족스러운 수율을 얻기 위해서는 양성자성 물질의 사용이 필수적이다.
전술한 단점들은 본 발명에 따라 해소될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 하나 이상의 에폭시 화합물을 불활성 용매의 존재 또는 부재하에서 하나 이상의 촉매와 혼합하고, 상압 또는 경미하게 증가된 압력하에서 이산화탄소를 도입시키면서, 40 내지 180℃ 온도에서 반응시켜 상응하는 유기 카보네이트가 생성되도록 하는, 촉매 존재하에서 에폭사이드와 이산화탄소의 반응에 의해 2-옥소-1, 3-디옥솔란을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 출발 화합물중의 에폭시 그룹을 상기 방법에 의해 부분적으로 또는 완전히 반응시킬 수 있다.
상기 방법의 잇점은 대규모의 설비에 따른 경비를 요하지 않으면서 상압 또는 경미하게 증가된 압력을 적용할 수 있다는 점이다. 또한, 이 반응의 높은 선택성을 강조할 수 있는데, 즉, 실제로 당해기술분야에서 본 반응 메타니즘에 관해 기술되어 있는 단일중합반응과 같은 에폭시 부-반응이 발생하지 않는다. 또한 이 방법으로, 다관능성을 가지며 여러 적용분야에 유용한 저장-안정성 에폭시/카보네이트 혼합물을 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 방법에서 사용되는 압력은 일반적으로 1 내지 10바아(bar)이고, 바람직하게는 1 내지 5바아이며, 특히 바람직하게는 1 내지 3바아이다. 대부분의 경우 상압이 사용되지만, 필요에 따라 또한 증가된 압력이 사용될 수도있다. 본 발명의 방법에서 바람직한 온도범위는 50 내지 160℃, 특히 60 내지 145℃이다. 하기의 화합물이, 예를들어, CO2와 반응할 수 있으며 일반적으로 하나 이상의 말단 에폭시 그룹을 갖는 에폭시 성분으로서 적합한 화합물이다 : 헥센, 옥텐, 및 도데센 1-옥사이드와 같은 6개 이상의 탄소원자를 함유하는 지방족 에폭사이드, 글리시돌 및 일반식(2)의 에피할로하이드린.
상기식에서, Z는 수소원자, 메틸 또는 에틸 그룹을 나타내고, X는 할로겐 원자 또는 OH그룹을 나타낸다.
이러한 에피할로하이드린의 예는 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, 1, 2-에폭시-2-메틸-3-클로로프로판 및 1, 2-에폭시-2-에틸-3-클로로프로판이다.
또한, 본 발명에 따라 사용딜 수 있는 에폭시 성분에는, 예를 들어 평균 1개 이상의 말단 1,2-에폭시 그룹을 함유하는 에폭시 성분이 포함된다. 바람직하게는, 이들의 평균하여 치환되거나 비치환된 하나 이상의 글리시딜 에테르 그룹 또는 치환되거나 비치환된 하나 이상의 글리시딜 에스테르 그룹을 함유하는 에폭시 화합물이거나, 또한 다중불포화 에폭시화 화합물 및, 아미도 또는 우레탄 그룹을 함유하는 에폭사이드이다.
(여기에서 Z는 수소, 메틸 또는 에틸 그룹을 나타낸다)의 치환되거나 비치환된 글리시딜 에테르 그룹을 평균 하나 이상 함유하는 에폭시 화합물은, 예를들어, 페놀 또는 하나 이상의 방향족 핵을 갖는 다가 페놀 및 노볼락의 글리시딜 또는 폴리글리시딜 에테르, 하나 이상의 방향족 핵을 함유하는 다가 페놀과 탄소수 2 내지 4의 알킬렌 옥사이드와의 부가반응으로 수득된 알콜성 폴리이드록실 화합물의 폴리글리시딜 에테르, 및 하나 이상의 치환족 환율 갖는 알콜성 폴리하이드록실 화합물의 폴리글리시딜 에테르이다. 예를 들어 페놀, 가종 크레솔, 레솔신, 하이드로퀴논, 피로갈롤, 플로로글루신, 1.5-, 2, 7-, 2.6-디하이드록시나프탈렌 등, 2,2-비스(p-하이드록시페닐) 프로판 및 2, 2-비스(p-하이드록시페닐) 메탄(각각 비스페놀 A 또는 F로 공지됨). 2, 4'-디하이드록시디페닐메탄등이 페놀로서 사용된다. 반응하여 글리시딜 에테르를 형성할 수 있는 다가 알콜은, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부티 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 헥실렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프포필렌 글리콜 등이다. 또한 2개 이상의 에폭시 그룹을 함유하는 에폭시 수지의 에폭시 그룹과 다가 알콜(예 : 상기 언급한 디올), 폴리카복실산, 또는 카복실 그룹 또는 OH그룹을 함유하는 폴리에스테르와 같이 OH 및 COOH를 함유하는 물질의 부분 반응에 의해 제조되는, 말단에폭시 그룹을 갖는 가소화된 에폭시 수지도 또한 이들 화합물중에 포함된다.
또한 에폭시 화합물은, 일반식(4)의 치환되거나 비치환된 글리시딜 에스테르 그룹을 하나 이상 함유하는, 포화되거나 에필렌계 불포화된 카복실산의 글리시딜 에스테르를 포함한다.
상기식에서, Z는 수소원자, 메틸 또는 에틸 그룹을 나타낸다.
이들 산은 지방족 또는 방향족의, 포화 또는 불포화 모노 또는 폴리카복실산이고, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 아디프산, 각종 프탈산, 테트라하이드로- 및 헥사하이드로프탈산 등이다. 매우 통상적인 글리시딜 에스테르는 시판되고 있으며 주로(대략 94%) 3급산으로 이루어지며 탄소수 9 내지 11의 쇄 길이를 갖는 포화된 모노카복실산 혼합물의 글리시딜 에서테르(예 : 버사트산의 글리딜 에스테르)이다. 또한, 여기에는, 글리시딜 메타크릴레이트와 다른 공중합가능한 단량체, 예를들어 스티렌 및 (메트) 아크릴산 에스테르와의 공중합 반응에 의해 수득되는 에폭시 수지도 이들중에 포함된다. 또한, 트리글리시딜 이소시아누레이트 또는 글리시돌-차폐된 헥사메틸렌 디이소시아네이트와 같은, 아미드 또는 우레탄 그룹을 함유하는 에폭사이드도 반응에 적합하다. 상기 언급된 에폭시 화합물들의 혼합물도 또한 사용할 수 있다.
에폭사이드와 CO2와의 반응에 촉매작용을 미치는 화합물은 일반식(6)의 4급 암모늄 화합물이다.
상기식에서, R1,R2,R3및 R4는 서로 동일하거나, 상이하며 탄소수가 1 내지 4인 알킬 그룹 또는 벤질일 수 있고, X는 염소, 브롬, 요오드, OH 및 CO3를 나타낸다.
상기 화합물의 예는 트리에틸암모늄 브로마이드, 트리에틸암모늄요오다이드, 콜린, 벤질트리메틸암모늄하이드록사이드, 벤질 트리메틸암모늄 클로라이드, 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 및 브로마이드 등이 있다. 다른 촉매로는 예를 들어 트리페닐포스판 및 트리톨릴포스판과 같은 일반식(R1,R2,R3)P의 포스판(이전에는 포스핀으로서 명명됨)이 있다. 또 다른 촉매에는 1, 4-디아자비사이클로[2,2,2]옥탄(DABCO), 디메틸아미노에탄올, 피페라진, 4-디메틸아미노피리딘(DMAP), 4-(1-피롤리디닐)피리딘 등과 같은 아민 : N, N, N', N'-테트라메틸구아니딘과 같은 구아니딘 ; 1,5-디아자비사이클로[4,3,0]논-5-엔(DBN), 1, 8-디아자비사이클로[5,4,0]운데크-7- 엔(DBU)등과 같은 아미딘 ; 및 이미다졸 및 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-메틸-4-메틸아미다졸등과 같이 탄소수가 4이하인 알킬그룹에 의해 1,2,4 및 5위치에서 치환된 이미다졸 생성물, 및 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등과 같이 아릴- 및 아르알킬-치환된 아미다졸 화합물이 있다.
촉매는 일반적으로 단독으로 사용하거나, 또는 에폭시 성분의 중량에 대해 0.02 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 6중량%, 특히 0.05 내지 3중량%의 양으로 혼합하여 사용된다.
반응시간은 넓은 범위내에서 변화시킬 수 있다. 일반적으로 반응은 에폭시 그룹이 실제로 완전히 반응되도록 하는 방법으로 수행한다. 반응은, 예를들어, 에폭시 그룹을 적정하여 수행하고 분석적 정확도의 원칙내에서 "에폭시 그룹이 소량 존재하거나, 전혀 존재하지 않는 것"으로 간주되는 시점에서 반응을 종료시킨다. 이 방법에서, 알킬 카보네이트는 공지된 방법에 의해 더 처리될 수 있는 특정 에폭시 화합물로부터 수득된다.
또한, 폴리에폭사이드가 존재할 경우, 카보네이트 그룹이외에, 또한, 그대로 완전히 유지되는 에폭시 그룹을 갖는 화합물이 수득되도록 목적하는 시점에서 반응을 종료시킬 수 있다. 이 후자의 방법은 생성물의 필요한 후속 처리공정의 특정 및 적용면에 따라 카보네이트 그룹 존재하에서 에폭시 그룹의 선택적 반응( 및 그 역의 경우도 마찬가지로 같음)을 일으킬 수 있다는 있점을 갖고 있다. 일반적으로 폴리에폭사이드(에폭시 그룹수 n은 2이상이다)의 경우에 반응은 반응한 에폭시 그룹의 비율이 0.1 내지 0.9n이 되도록 하는 방식으로 수행한다.
촉매의 작용은 조촉매로서, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 할로겐화물 또는 탄산염을 에폭시 성분에 대해 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.2 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.4 내지 2.5중량%의 양으로 혼합물에 첨가함으로써 개선될 수 있다. 이 경우에는 금속 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 및 칼슘의 염화물, 브롬화물, 요요드화물 또는 탄산염이 사용될 수 있고 이때 KI 및 NaI가 바람직하다. 그러나, 조촉매는 일반적으로 반응성이 증가가 요구되는 경우 및 또한, 조촉매가 유용성을 손상시키지 않고 또한 간단한 처리에 의해 제거될 수 있는 경우에만 사용한다.
에폭시 화합물과 CO2와의 반응은 용매의 존재 또는 부재하에서 수행할 수 있다. 일반적으로 에폭시 화합물이 50℃ 이상에서 액체 상태로 존재하는 경우에는 용매를 사용하지 않는다. 그러나, 에폭시 화합물이 반응온도에서 점성 용융되고 그 결과 교반시, 이산화탄소의 균일한 분산을 어렵게 하거나 또는 용액중에서 반응생성물의 후속적 처리가 일어나는 경우에는 일반적으로 용매를 사용한다.
톨루엔, 크실렌 및 석유 크렉킹으로 제조된 탄화수소 혼합물과 같은 방향족 탄화수소 및 또한 디옥산, 테트라하이드로푸란, 글리콜 및 디글리콜 디메틸 에테르와 같은 에테르, 및 에폭시 그룹에 대하여 불활성인 기타의 용매들을 용매로 사용할 수 있다.
하기의 실시예에서 P는 항상 중량부를 표시하며 %는 항상 중량%를 표시한다.
[실시예]
비스페놀A의 디를리시딜 에테르로부터 비스카보네이트의 제조에 관한 일반적인 과정,
[실시예 1 내지 38]
표에 인용된 에폭사이드 함량을 갖는 공업용 비스페놀 A의 디클리시딜 에테르를, 경우에 따라 명시된 용매에 용해시켜, 교반기, 온도계 및 가스 유입관이 장착된 장치(경우에 따라 가압화 장치)에 도입하고 교반하면서 이산화탄소를 도입시키면서 촉매 및 경우에 따라 조-촉매를 가한 후, 지시된 반응 온도로 가열한다. 압력을 적용하는 경우에는, 반응 장치를 미리 이산화탄소로 플러쉬(flush) 시킨다. Hoechst AG에 의해 제조된 "Beckopox EP 140"(에폭사이드 함량 8.6%) 및 "Beckopox EP 301"(에폭사이드 함량 3.3%)를 글리시딜 에테르로 사용한다.
적정에 의해 측정된 목적하는 잔유 에폭사이드 함량에 도달할 때까지 지시된 반응온도 및 압력하에서 이산화탄소를 계속적으로 도입하면서 교반을 계속한다. 그후, 불용성 촉매가 사용된 경우에는 가열하면서 여과를 수행하고 남은 용매는, 경우에 따라, 감압하에서 증류시켜 제거한다.
실시예1 내지 7에는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르의 부분적 반응에 의해 수득된, 카보네이트 그룹을 함유하는 에폭시 수지의 제조방법에 기술되어 있다. 실시예 37 및 38은 선행기술에 따른 비교 실험이다.
실시예 8 내지 36에 따라 제조된 비스카보네이트는 메톡시 프로판올로부터 재결정화시킬수 있고 ; 실시예 16의 생성물은, 예를 들어, 재결정 후 하기의 특성을 갖는다 :
IR흡수 : 1790cm-1원소분석 :
실측치 : C ; 64.4, H ; 5.8.
이론치 : C ; 64.5, H ; 5.6
결합된 CO2로서의 카보네이트 함량 : 18.6%
표 1에 사용한 약어
BTBA : 벤질트리부틸암모늄 클로라이드
BTMA : 벤질트리메틸암모늄 클로라이드
콜린 : N-(2-하이드록시에틸) 트리메틸암모늄 하이드록사이드 (메탄올중 45%)
CHPTMA : 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드
DABCO : 1,4-디아자비사이클로[2,2,2]옥탄
DBN : 디아자비사이클로[4,3,0]-노넨-(5)
DGDME : 디글리콜 디메틸 에테르
DMAP : 4-디메틸아미노피리딘
TEBA(sic) : 테르라에틸암모늄 브로마이드
TMG : 1, 1, 3, 3-테트라메틸구아니딘
TPP : 트리페닐포스판
트리톤 B : 벤질트리메틸암모늄 하이드록사이드(메탈올중 40%)
TTP : 트리톨릴포스판
[표 1]
[실시예 39]
미국 Dow사에서 제조한 "에폭시 수지 DER 736"(에폭사이드 함량 : 8.3%)으로 명명되는 시판 폴리프로필렌 글리콜의 디클리시딜 에테르 254P를 요오드화칼륨 2.2P 및 벤질트리부틸암모늄 클로라이드 3.5P와 함께 120℃에서 20시간 동안 동시에 이산화탄소를 도입시키면서 가열한다. 반응시간의 끝무렵에 반응 혼합물을 여과하고 냉각한다.
수율 : 점성의 담황색 수지 280P(90.5%)
IR흡수 : 1804cm-1, 에폭사이드 함량 : 0.3%
결합된 CO2함량 : 17.1%
[실시예 40]
미국 Dow사에서 제조한 "에폭시 수지 DER 732"(에폭사이드 함량 : 4.9%)로명명되는 시판 폴리프로필렌 글리콜의 디글리시딜 에테르 326P를 이산화탄소를 도입시키면서, 동시에 염화칼륨 1P 및 메탄올중의 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드의 40% 용액 1.6P와 함께 혼합한다. 이어서 에폭사이드 함량이<2.0%로 될 때까지 이산화탄소를 도입시키면서 120℃에서 교반을 계속한다. 점성의 투명한 수지 339P(91.9%)를 수득한다.
IR흡수 : 1840cm-1, 에폭사이드 함량 : 0.11%
결합된 CO2함량 : 11.1%
[실시예 41]
글리시딜 메타클리레이트 142P, 트리페닐포스판 1.3P 및 요오드화 칼륨 0.6P를 하이드로퀴논의 모노메틸 에테르 0.3P의 존재하에 80℃에서 가열한다. 이산화탄소를 통과시키면서 17시간 동안 계속 교반시킨다. 여과하고 냉각시켜 투명한 항색의 점성 액체 181P(98.1%)를 수득한다.
에폭사이드 함량 : 0.3%
원소분석 :
C ; 실측치 : 51.3%, C ; 이론치 : 51.6%
H ; 실측치 : 5.6%, H ; 이론치 : 5.4%
비점 : 135 내지 137℃/0.1 내지 0.2토르
[실시예 42]
글리시딜 메타크릴레이트 142P, 디아자비사이클로옥탄 0.7P 및 요오드화리튬0.5P를 하이드로퀴논의 모노메틸에테르 0.3P의 존재하에 80℃에서 가열한다.
CO2를 통과시키면서 9시간 동안 계속 교반하고, 이어서 여과하고 냉각시켜 투명한 황색 액체 179P(96.8%)를 수득한다. 에폭사이드 함량 : 0.2%, 비점 : 136℃/0.1 내지 0.2토르
[실시예 43]
글리시딜 메타크릴레이트 1,420P, 트리페닐포스판 13P 및 요오드화나트륨 5P를 80℃에서 이산화탄소 압력을 1.5바아(bar)로 유지하면서 하이드로퀴논의 모노메틸에테르 3P의 존재하에 10시간 동안 가압 장치내에서 교반한다. 여과하여 담황색의 점성 액체 1,780P(95.5%)를 수득한다.
IR흡수 : 1797, 1723cm-1 , 에폭사이드 함량 : 0.3%
[실시예 44]
버사트산(Versatic acid)(에폭시 함량 : 6.2%)의 글리시딜 에스테르 260P를 메탄올중의 벤질트리메틸암모늄 하이드록사이드의 40% 용액 2P 및 염화칼륨 0.5P와 함께 이산화탄소를 도입시키면서 실온에서 혼합한다. 이어서, 추가로 이산화탄소를 도입시키면서 혼합물을 에폭사이드 함량이 0.3%에 이를 때까지 120℃에서 가열하고 12시간 동안 계속 교반시킨다.
수율 : 담황색 점성 액체 300P(99%)
IR흡수 : 1733, 1801cm-1
에폭사이드 함량 : 0.25%
결합된 CO2함량 : 14.1%
[실시예 45]
버사트산(에폭사이드 함량 : 6.2%)의 글리시딜 에스테르 260P, 트리페닐포스판 4.7P 및 요오드화 칼륨 3.3P를 이산화탄소를 도입시키면서 18시간 동안 120℃에서 가열한다.
수율 : 담황색 점성 액체 299P(98.9%)
IR흡수 : 1733, 1801cm-1
에폭사이드 함량 : 0.25%
결합된 CO2함량 : 14.1%
[실시예 46]
옥텐 1-옥사이드 128P, 트리페닐포스판 2.2P 및 요오드화칼륨 1.9P를 이산화탄소를 도입시키면서 120℃에서 가열하고 에폭사이드 함량이 <0.2%로 될 때까지 교반을 계속한다. 여과하여 투명한 황색 액체 125P(93.3%)를 수득한다.
IR흡수 : 1800cm-1
에폭사이드 함량 : 0.1%
결합된 CO2함량 : 22.9%
[실시예 47]
도데센 1-옥사이드 565P, 테트라에틸암모늄 브로마이드 5.7P 및 요오드화 나트륨 1.9P를 이산화탄소를 도입시키면서 120℃에서 가열하고 에폭사이드 함량이 <0.5%로 될 때까지 교반을 계속한다. 여과하여 투명한 황색액체 674P(97.1%)를 수득한다.
IR흡수 : 1800cm-1
에폭사이드 함량 : 0.3%
결합된 CO2함량 : 18.7%
[실시예 48]
공업용 1, 3-네오펜틸글리콜 디글리시딜 에테르(에폭사이드 함량 :10.7%) 300P를 실온에서 이산화탄소를 도입시키면서 트리톤 B 1.3P와 혼합하고 120℃에서 가열한다. 이산화탄소를 계속적으로 도입시키면서 에폭사이드 함량이 <0.3%로 될 때까지(약 17시간 동안)교반을 계속한다. 담황색 액체 351P(4.7%)를 수득한다.
IR흡수 : 1794cm-1
에폭사이드 함량 : 0.1%
결합된 CO2함량 : 21.9%
[실시예 49]
공업용 부탄-1, 4-디올 디글리시딜 에테르(에폭사이드 함량 :11.4%) 282P를 실시예 48에서와 같이, 트리톤 B 1.3P의 존재하에 120℃에서 이산화탄소와 반응시킨다. 점성 액체 341P(92.8%)를 수득한다.
IR흡수 : 1793cm-1
에폭사이드 함량 : 0.25%
결합된 CO2함량 : 22.6%
[실시예 50]
공업용 헥산-1, 6-디올 디글리시딜 에테르(에폭사이드 함량 1) 320P를 실시예 48에서와 같이 트리톤 B 1.3P의 존재하에서 이산화탄소와 반응시킨다. 담황색 수지 379P(93.2%)를 수득한다.
IR흡수 : 1794cm-1
에폭사이드 함량 : 0.1%
결합된 CO2함량 : 20.4%
[실시예 51]
글리시딜 에테르 그룹을 함유하는 시판용 노볼락(novolak, Dow Chemicala에서 제조한 DEN 731)(에폭사이드 함량 : 9.1%) 330P를 디글리콜 디메틸 에테르 141P에 용해시키고 이산화탄소를 도입시키면서 동시에 4-디메틸아미노 피리딘 1.2P와 혼합한다. 100℃로 가열한 후 에폭사이드 함량이 <0.1%로 될때까지(대략 16시간 동안) 계속적으로 이산화탄소를 도입시키면서 교반을 계속한다. 감압하에서 용매를 증류시켜 제거한 후, 카보네이트 그룹을 함유하는 투명한 무색 노볼락 380P(92.4%)를 수득한다.
에폭사이드 함량 : 0.1%
결합된 CO2함량 : 19.0%
[실시예 52]
시판용 글리시딜 에테르(Hoechst AG에서 제조한 "Beckopox EP 080")(에폭사이드 함량 : 8%) 200P를 25℃에서 2-에틸-4-메틸이미다졸 0.5P와 혼합하고 이산화탄소를 도입시키면서 110℃에서 가열한다. 에폭사이드 함량이 <0.3%로 될 때까지 교반을 계속한다.
수율 : 담황색 점성 액체 218P(90.1%)
에폭사이드 함량 : 0.3%
결합된 CO2함량 : 17.1%
[실시예 53]
시판용 트리글리시딜 이소시아누레이트(Ciba-Geigy에서 제조한 "'AralditePT 810" 260P를 디글리콜디메틸 에테르 260P 및 2-에틸-4-메틸 이미다졸 1P와 혼합하여 이산화탄소를 도입시키면서 120℃에서 가열한다. 추가로 이산화탄소를 도입하면서 에폭사이드 함량이 <0.5%로 될 때까지 교반을 계속하면, 백색 결정성 생성물이 침전된다. 반응을 종결시킨 후, 침전물을 흡인 여과하여 60℃에서 건조시킨다.
수율 : 백색 결정성 화합물 318P(86.7%)
융점 : 204 내지 0.9%
에폭사이드 함량 : 210℃(분해)
결합된 CO2함량 : 27.4%
[실시예 54]
폴리에틸렌 아디페이트(에틸렌 글리콜 10몰 및 아디프산 11몰을 공비 에스테르화시켜 제조, OH수 : 56) 300P를 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 90P에 용해시키고 70℃에서 가열한다. 4-디메틸아미노 피리딘 0.1P를 가한 후, 프탈산 무수물 44P를 소량씩 가한다. 산가가 40에 도달한 후, 반응 혼합물을 공업용의 비스페놀 A형의 디글리시딜 에테르(Beckopox 데 140, 에폭사이드 함량 8.6%) 118P 및 크롬(III) 옥토에이트 0.3P와 혼합하고 110℃에서 가열한다. 산가가 1이 된 후 4-디메틸-아미노피리딘 0.5P를 가하고 이산화탄소를 도입시키면서 반응 혼합물을 120℃에서 가열하고, 에폭사이드 함량이 <0.05%로 될때까지 교반을 계속한다.
수율 : 투명한 점성의 수지 용액 550P
에폭사이드 함량 : 0.04%
결합된 CO2함량 : 2.0%
[실시예 55]
실시예 24 및 37(비교실시예 1)의 반응생성물의 조성을 겔 투과 크로마토그래피에 의해 검사한다. 컬럼의 담체 물질은 울트라스티라겔(Ultrastyragel, 1000-100Å, 1000psi)로 명명되는, 밀리포어(Waters Millipore)에 의해 제조된 폴리스티렌이다.
이 검사는 본 발명에 따르는, 에폭시 화합물과 CO2와의 반응 선택성을 명백히 나타낸다. 촉매로서 트리에틸아민을 사용한 경우, 중합체 비율은 이와같은 조건하에서 사용된 공업용 에폭사이드에 비하여 실제로 볼변인 채로 유지되는데 반해, 중합체 함량은 전체량의 66.2%로 증가한다.
트리에틸아민의 첨가를, 예를 들어 실시예 38(비교 실시예 2)에서와 같이 3%로 증시키면, 혼합물은 반응 시간 1시간 후에 겔화된다.
Claims (13)
- 하나 이상의 에폭시 화합물을 불활성 용매와 존재 또는 부재하에서 하나 이상의 촉매와 혼합하고, 1 내지 10바아의 압력하에서 이산화탄소를 도입시키면서 40 내지 180℃에서 반응시켜 상응하는 유기 카보네이트를 제조함을 특징으로 하여, 촉매의 존재하에서 에폭사이드와 이산화탄소의 반응에 의해 2-옥소-1, 3-디옥솔란을 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 1 내지 5바아의 압력이 사용되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 촉매를 에폭시성분을 기준으로 하여 0.02 내지 10중량%의 양으로 사용되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 추가로 조촉매를, 에폭시 성분을 기준으로 하여, 0.1 내지 10중량%의 양으로 사용하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 에폭시 화합물로서 분자당 에폭시 그룹을 둘 이상 갖는 폴리에폭사이드가 선택되고, 에폭시 화합물과 이산화탄소와의 반응이 원래 존재하던 에폭시 그룹의 10 내지 90%가 반응하도록 수행되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 촉매로서 일반식(R1,R2,R3, R4) N+X-의 4급 암모늄 화합물, 일반식 (R1,R2,R3) P의 포스판, 또는 아민, 구아니딘, 아미딘 및 이미다졸의 그룹중에서 선택된 질소-함유 화합물이 단독으로 또는 혼합물로 사용되는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 벤질트리메틸암모늄 하이드록사이드, 벤질트리메틸-, 벤질트리부틸-3-클로로-2-하이드록시 프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 콜린, 1, 4-디아자비사이 클로[2,2,2]-옥탄, 1, 1, 3, 3, -테트라메틸 구아니딘, 4-디메틸아미노피리딘, 트리페닐- 및 트리톨릴 포스판 이미다졸, 1-메틸, 2-메틸이미다졸 또는 2-에틸-4-메틸이미다졸이 사용되는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 조촉매로서 알카리 금속 또는 알카리 토금속의 할로겐화물 또는 탄산염이 사용되는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 조촉매로서 요오드화 나트륨 또는 요오드화 칼륨이 사용되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 에폭시 화합물이 하나 이상의 말단 1,2-에폭시 그룹을 갖는 방법.
- 제10항에 있어서, 폴리글리시딜 에테르, 말단 에폭시 그룹을 갖는 가소화된에폭시 수지, 포화되거나 또는 에필렌계 불포화된(폴리)카르실산의 글리시딜에스테르를 반응시키는 방법.
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