JPH11140029A - ジアリールカーボネートの製造方法 - Google Patents
ジアリールカーボネートの製造方法Info
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Abstract
ネートを製造する際の原料として、重合阻害物質を含ま
ず、重合活性が極めて高いジアリールカーボネートの製
造方法を提供する。 【解決手段】 四塩化炭素含有量が200ppm以下の
ホスゲンを使用してこれと芳香族モノヒドロキシ化合物
と反応させて加水分解性塩素含量の低いジアリールカー
ボネートを製造する。
Description
これとビスフェノールAとを溶融エステル交換反応させ
て芳香族ポリカーボネートを製造する際の原料として有
用である。本発明は、芳香族ポリカーボネートを製造す
る際の重合活性が極めて高いジアリールカーボネートの
製造方法に関するものである。
ては、種々の製造方法が知られている。例えば、溶媒と
アルカリ水溶液中で芳香族モノヒドロキシ化合物とホス
ゲンを反応させる相界面ホスゲン化法(Schotte
n−Baumann反応)が知られている。この場合、
アルカリ水溶液によりホスゲンの部分ケン化が起こると
共に、副生成物として大量の塩化ナトリウムを生じるの
で、ホスゲンの有効利用率の低下、アルカリ使用による
原料コストの増加、排水処理等の問題を生じる。また、
溶媒の再使用のための設備による建設コストの増大、溶
媒漏洩による大気および水質環境の汚染も重大な問題と
なる。
細書には、触媒としてハロゲン化テトラメチルアンモニ
ウムの存在下に芳香族モノヒドロキシ化合物とホスゲン
を無溶媒縮合を行うことによりジアリールカーボネート
を製造する方法が提案されている。しかしながら、この
方法では経済的な反応速度を得るためには、比較的多量
の触媒を必要とし、且つ180〜215℃という高い温
度で反応を行うことが必要であり、そのために熱的に不
安定なハロゲン化テトラメチルアンモニウムが分解し、
触媒活性が損われる欠点を伴う。加うるに、化学量論的
に必要とされる量よりもずっと高い割合でホスゲンが消
費される。
ルキルカーボネートのエステル交換反応による製造も検
討されているが、この方法では、著しく反応系に偏って
いる平衡に逆らって反応を行うため、極めて多くのエネ
ルギーを必要とし、副生成物も多いことから設備が複雑
なものとなる。かかる問題を解決する手段として、芳香
族モノヒドロキシ化合物とホスゲンとの反応を、触媒量
の芳香族複素環式塩基性窒素化合物またはその塩の存在
下において行ってジアリールカーボネートを製造する方
法が提案されている(特公昭58−50977号公報参
照)。反応混合物中に含有される触媒を分離する方法と
して該公報には、反応混合物蒸留時の釜残物質の易融解
性付加物として単離する方法と、反応溶融物の底に沈降
した第2の液相から触媒を単離する方法が記載されてい
る。
加物の状態で分離できる触媒は、塩酸付加物の熱安定性
や沸点の上からその種類が限られてる。後者の反応溶融
物からの液液分離の場合には、ジアリールカーボネート
中へかなりの触媒の塩が溶解し、これを原料としてこの
ジアリールカーボネートとビスフェノールAとエステル
交換法により製造される芳香族ポリカーボネートは色相
が悪かったり、金型を腐食する。
ホスゲンまたはアリールクロロフォーメートとを反応さ
せてジアリールカーボネートを製造する場合、目的とす
るジアリールカーボネートの他に塩化水素が副生する。
アルカリ水溶液中での反応例等を除いて、この塩化水素
の一部が、反応混合物へ溶解したり、塩基性触媒と反応
して付加物塩を形成し、反応混合物中に残存する。塩化
水素等の加水分解性塩素を有する化合物を含有するジア
リールカーボネートと原料を溶融エステル交換法により
芳香族ポリカーボネートを製造する際の原料に用いる
と、この加水分解性塩素が重合触媒を被毒する。それ
故、重合触媒添加量と加水分解塩素量の関係から、充分
な重合活性を得るためには、ジアリールカーボネート中
の加水分解性塩素含有量を50ppb以下とすることが
望ましい。
原料の塩素が微量に残存しており、芳香族モノヒドロキ
シ化合物やジアリールカーボネートの塩素化を生じる恐
れがある。これらの塩素化合物が生じても、重合後の芳
香族ポリカーボネートの主鎖中には含まれてこないが、
不純物として芳香族ポリカーボネート中に残存した場合
の金型の腐食、容器の着色等の影響を無視しうるもので
はない。後述の四塩化炭素由来の有機塩素化合物と同様
の不純物を生成し、加水分解性塩素含有化合物の発生源
となることも予想される。従って、ホスゲン中の塩素濃
度は低く押さえる必要があり、10ppm以下とするこ
とが必要である。
触媒として、一酸化炭素と塩素を反応させる方法が一般
的であり、原料となる一酸化炭素中のメタン等の不純物
から四塩化炭素が生成することは避けることができな
い。特公昭55ー14044号公報によれば、ホスゲン
は250〜2,000ppmの四塩化炭素を含むのが通
例である。
ヒドロキシ化合物とホスゲンを反応させてジアリールカ
ーボネートを製造するにおいて、製品のジアリールカー
ボネート中の加水分解性塩素含有量を50ppb以下、
好ましくは30ppb以下とする方法の提供を目的とす
る。
ドロキシ化合物とホスゲンを反応させてジアリールカー
ボネートを製造するにあたり、使用するホスゲン中の四
塩化炭素含有量を200ppm以下まで精製することに
より、四塩化炭素に由来する有機塩素化合物の生成を抑
制し、該有機塩素化合物の分解に伴う加水分解性塩素含
有化合物が製品となるジアリールカーボネート中に含ま
れることを防ぎ、製品のジアリールカーボネート中の加
水分解性塩素含有量を50ppb以下とする方法を提供
するものである。
シ化合物とホスゲンを直接反応させてジアリールカーボ
ネートを得る場合の他、芳香族モノヒドロキシ化合物と
ホスゲンの反応によりアリールクロロフォーメートを製
造し、このアリールクロロフォーメートと芳香族モノヒ
ドロキシ化合物の反応により、ジアリールカーボネート
を製造する場合も含まれる。
ンを反応させてジアリールカーボネートを製造する場
合、副生した塩化水素は排ガスとしてほとんどが系外へ
排出され、溶存する塩化水素もアルカリ水による中和で
塩化ナトリウムとした後に水洗することにより、かなり
の部分を除去することができる。さらに蒸留精製を加え
ることにより、高純度のジアリールカーボネートが得ら
れる。
ト中の加水分解塩素含有量の目標を50ppb以下とし
た場合、単なる中和および水洗の後に蒸留するだけでは
不充分である。この原因は、使用したホスゲン中に含ま
れる四塩化炭素が、原料である芳香族モノヒドロキシ化
合物と反応して有機塩素化合物を生成し、中和および水
洗工程では除去されることなく蒸留工程に至った際、高
温の蒸留条件下(150〜200℃)で熱分解を生じて
加水分解性塩素含有化合物を遊離し、製品となるジアリ
ールカーボネート中に混入するためである。
ては、使用するホスゲン中の四塩化炭素含有量を200
ppm以下まで精製することにより、有機塩素化合物の
生成を抑制し、引いては、蒸留工程における熱分解によ
る加水分解性塩素含有化合物発生量を削減でき、製品と
なるジアリールカーボネート中の加水分解性塩素含有量
を50ppb以下とすることが可能となった。
融エステル交換法によりビスフェノールAと重縮合させ
て芳香族ポリカーボネートを製造する場合、重合触媒に
対して著しい被毒作用を示す加水分解性塩素が低減され
ているため重合触媒の重合活性が極めて高く、重合触媒
の添加量を削減することができ、その結果、加水分解性
塩素含有率が極めて低い芳香族ポリカーボネートを得る
ことができる。
触媒として、一酸化炭素1モルと塩素0.65〜1モル
を100〜400℃で反応して得られた粗ホスゲンを液
化し、蒸留精製(10〜50℃、圧力0.5〜4kgf/cm
2)することにより、原料ガス等の不純物を除去し、ホ
スゲン中の四塩化炭素含有量を200ppm以下、好ま
しくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以
下、最も好ましくは10ppm以下とした高純度ホスゲ
ンを使用する。塩素含有量は10ppm以下、好ましく
は5ppm以下、より好ましくは2ppm以下であるこ
とが望ましい。なお、ホスゲン中の四塩化炭素の分析は
ガスクロマトグラフィーによるものであり、ホスゲン中
の塩素の分析は沃素滴定法によるものである。ホスゲン
は、芳香族モノヒドロキシ化合物 1.0モルに対し、
1.0モル以下、好ましくは0.4〜0.5モルの割合
で使用される。
ヒドロキシ化合物は、芳香環に直接ヒドロキシ基が結合
しているものであり、フェノール、クレゾールやブチル
フェノール等のアルキルフェノール類、アリールフェノ
ール類、ハロゲン化フェノール類及びヘテロ原子を介し
てアルキルまたはアリール基の結合したフェノール類が
使用できる。
ロロフォーメートとしては、前記芳香族モノヒドロキシ
化合物のクロロフォーメートが使用できる。
ゲンを反応させる触媒としては芳香族複素環式含窒素塩
基性化合物が好ましい。芳香族複素環式含窒素塩基性化
合物としては、窒素原子が芳香族の5員環または6員環
中に存在しており、かつ、反応条件下にホスゲンまたは
炭酸エステルと強固な結合を生じやすい官能基(例え
ば、アミノ基またはヒドロキシ基)を有していない塩基
性窒素化合物であり、環には、窒素原子の他に酸素、硫
黄等の他のヘテロ原子を有していても良い。かかる触媒
の具体例としては、ピリジン、キノリン、ピコリン、イ
ミダゾール類、ベンズイミダゾール類、ピラゾール類、
トリアゾール類、ベンゾトリアゾール類およびそれらの
塩である。
は、反応混合物中で直ちに相当する塩酸塩に変化する。
この塩酸塩は遊離型の塩基性触媒と解離平衡の状態にあ
るため、遊離型の塩基性触媒の代わりに、塩基性触媒の
塩、例えば、塩酸塩や硫酸塩等の無機酸塩、蟻酸塩や酢
酸塩等の有機酸塩を使用することができる。これらの触
媒は、芳香族モノヒドロキシ化合物1.0モルに対し
て、0.001〜0.20モルの量、好ましくは0.0
1〜0.10モルの量使用される。
カーボネートを含有する混合液を中和するアルカリとし
ては、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム等
のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭
酸及びリン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩が使用
できる。
ネートを得る一例を、触媒として芳香族複素環式含窒素
塩基性化合物を使用する場合を例として、図1を用いて
説明する。芳香族モノヒドロキシ化合物(1)と芳香族
複素環式含窒素塩基性化合物またはその塩(2)の混合
物を反応器(4)内に充填し、これを120〜190℃
に昇温し、溶融させ、充分な攪拌を行いながら同温度で
ガス状に精製したCCl4含量が200ppm以下のホ
スゲン(3)を混合物中に導入することにより反応を行
う。
化合物1.0モルに対して1.0モル以下、好ましくは
0.4〜0.5モルである。化学量論量は0.5モルで
あるが、ホスゲンの導入量を化学量論量以下に抑制する
ことにより、未反応の芳香族モノヒドロキシ化合物が必
然的に残存し、反応中間体であるアリールクロロフォー
メートと芳香族モノヒドロキシ化合物のジアリールカー
ボネート生成反応が促進されて、工業用グレードの着色
のないポリカーボネート製造時に悪影響を及ぼすアリー
ルクロロフォーメートをほとんど含まない反応混合物を
得ることができる。その際、必要により、ホスゲン導入
後に窒素ガス(5)を反応混合物中に吹き込んで、反応
によって生成した塩酸(6)を系外へ除去することによ
り、アリールクロロフォーメートと芳香族モノヒドロキ
シ化合物の平衡反応をさらに促進することができる。
ーボネート、未反応芳香族モノヒドロキシ化合物、微量
不純物及び触媒である芳香族複素環式含窒素塩基性化合
物の塩酸塩が含まれており、塩素の含有量は、触媒の使
用量に応じて約300〜60,000ppmとなる。塩
素の除去は、反応器(4)より取り出した反応混合物
(7)を、反応混合物の融点以上の温度でアルカリ水溶
液(8)と接触させて中和し、この中和液を分離槽
(9)で有機相と水相に分離し、有機相を抜き出して有
機相の融点以上の温度で水(10)と接触させた後、再
び、これを分離槽(11)で有機相と水相に分離するこ
とにより行う。分離槽(11)で分離された水相は、ア
ルカリ水溶液(8)の調製に再利用される。
有機相の重量に対して0.01〜20倍、好ましくは
0.2〜1倍である。水の量が少なすぎるとその効果が
十分でなく、多すぎると回収に手間がかかる。なお、中
和工程及び水処理工程の温度は、反応液の融点以上の温
度で行えるが、中和反応の促進と生成した塩の水相への
抽出効果を考慮すると、50〜100℃の範囲で行うこ
とが望ましい。
性触媒を使用した場合、触媒が熱的に不安定な塩酸付加
物を形成するために、触媒の回収及び再利用が困難とな
るが、触媒の塩酸付加物を含むジアリールカーボネート
の反応混合物を、アルカリ水溶液で中和してから有機相
と水相に分離し、該有機相を蒸留することにより安定な
遊離型となった塩基性触媒をほぼ定量的に回収すること
ができる。
に、水相と分離した有機相を蒸留塔に導き、そこで蒸留
によって、遊離型の塩基性触媒(12)及び未反応の芳
香族モノヒドロキシ化合物(13)とジアリールカーボ
ネート(14)に分離する。分離されたジアリールカー
ボネートは、高沸点の不純物を分離するため、再度、蒸
留塔にて蒸留し留出液として回収する。
ボネートを蒸留する条件を次に示す。充填物として金網
またはシートによる市販規則充填物を使用し、上段が理
論段数1〜20段、下段が理論段数1〜20段を有する
蒸留塔の上下間に原料液を連続供給する。真空度は2〜
40torr、リボイラー温度は130〜230℃、還
流比は0.01〜10で、連続運転を行う。
相である粗ジフェニルカーボネートから分離するための
蒸留では、好ましくは、真空度は10〜20torr、
リボイラー温度は160〜190℃、還流比は0.3〜
2で連続運転を行う。塩基性触媒と未反応フェノールを
除いたジフェニルカーボネートを、高沸点の不純物と分
離するための蒸留では、好ましくは、真空度は7〜15
torr、リボイラー温度は170〜190℃、還流比
は0.1〜2で連続運転を行う。本発明に用いる蒸留
は、連続式でも、バッチ式(回分式)でも行うことがで
きる。
説明する。 実施例1 オイル循環方式の外部加熱装置に接続されたジャケット
付きガラス製反応容器(内容積が1リットル、実液70
0mlの位置にオーバーフロー管を設置)を3個連続で
接続した。第2と3の反応容器には、生成した塩酸ガス
を系外へ除くためのコンデンサー付き排気管を接続し
た。
拌しておいた溶融フェノールを、約700ml/hr
(フェノール716g/hr、ピリジン30g/hrに
相当)で第1反応容器へ連続供給しながら、150℃へ
昇温した。充分に攪拌を行いながら、供給されるフェノ
ールの0.48モル比のホスゲン(361g/hr)を
第1反応容器へ連続供給した。
して、一酸化炭素と塩素とを反応して得られた粗ホスゲ
ンを液化し、蒸留精製することにより、原料ガス等の不
純物を除去し、四塩化炭素含有量が150ppmのもの
を使用した。第1反応容器から流出した反応混合物は、
オーバーフロー管を介して第2反応器へ供給し、第2反
応器から流出した反応混合物は同様に第3反応器へ供給
した。第3反応器から流出した反応混合物は、ポリプロ
ピレン製の受器に抜き出した。第3反応器には、窒素ガ
スの吹き込み管を設置し、反応混合物中へ70Nリット
ル/hrの窒素ガスを連続供給した。
混合物(組成:ジフェニルカーボネート89重量%、フ
ェノール6重量%、ピリジン塩酸塩5重量%、フェニル
クロロフォーメート未検出)1kgを、オイル循環方式
の外部加熱装置に接続されたジャケット付きガラス製反
応容器に入れ、85℃へ昇温した。85℃に加温してお
いた濃度が5重量%の水酸化ナトリウム水溶液372g
を添加して5分間攪拌後、30分間静置してから水相と
有機相を別々に抜き出した。水酸化ナトリウム水溶液添
加後のpHは9であった。
式の外部加熱装置に接続されたジャケット付きガラス製
反応容器内に入れ、85℃へ昇温した。85℃に加温し
ておいた脱塩水300gを添加して5分間攪拌後、5分
間静置してから水相と有機相を別々に抜き出した。住友
/スルザーラボパッキング(住友重機工業製)15個を
充填した真空蒸留塔にて、分離した有機相を蒸留精製し
た。詳細には、真空度10〜20torr、リボイラー
温度約180℃、還流比1で、遊離型のピリジンとフェ
ノールを留去した後、真空度10torr、リボイラー
温度約180℃、還流比0.5で、遊離型のピリジンと
フェニルクロロフォーメートを全く含まない(0pp
m)精製ジフェニルカーボネート750gを得た。
ン10mlに加え、60℃で溶解後、超純水(Clを含
有しないイオン交換水)10mlを加え、23℃の恒温
室でマグネチックスターラを用い1000rpmで10
分間攪拌した後、水相中の塩素をイオンクロマトグラフ
で分析したところ、10ppbであった。
800モル)、実施例1で得たジフェニルカーボネート
188.5g(0.880モル)、およびエステル交換
触媒として0.18%炭酸セシウム水溶液50μl
(0.35μモル/ビスフェノールAモル)を内容積5
00mlの攪拌機および留出装置付きのガラスフラスコ
に入れ、反応容器内を窒素ガスで置換後、窒素ガス雰囲
気下210℃で内容物を溶解した。内容物が完全に溶解
した後、210℃、常圧で、1時間この状態を保持し
た。
orrにまで下げてフェノールを留出させ、この状態で
1時間保持した。この間に留出した留出物の量を初期重
合速度の目安として、表1に初期留出量として示した。
その後、重合温度を240℃に昇温し、反応器内の圧力
を徐々に15torrに減圧し、1時間重合を進めた
後、更に270℃に昇温し、反応器内の圧力を0.5t
orrまで下げ1時間重合を継続した。この後、反応器
内の圧力を窒素により復圧して生成ポリマー約200g
を回収し、粘度平均分子量(Mv)を求めた。結果を表
1に示す。
粘度計を用いて、塩化メチレン中、20℃での極限粘度
(η)を測定し、次式により求めた。 η = 1.23 × 10-4 × Mv0.83 実施例1で得たジフェニルカーボネートは重合活性が高
く、充分な分子量の芳香族ポリカーボネートを合成する
ことができた。又、色調を示す溶液YI値も1.25と
優れたものであった。
が300ppmの粗ホスゲンを使用する以外は同様に操
作を行った。この操作により得られたジフェニルカーボ
ネート5gをトルエン10mlに加え、60℃で溶解
後、超純水(Clを含有しないイオン交換水)10ml
を加え、23℃の恒温室でマグネチックスターラを用い
1000rpmで10分間攪拌した後、水相中の塩素を
イオンクロマトグラフで分析したところ、80ppbで
あった。このジフェニルカーボネートを用いて、応用例
1と同様にしてビスフェノールAと縮合操作を行って芳
香族ポリカーボネートの製造を行った。結果を表1に示
す。比較例1で得たジフェニルカーボネートは、重合活
性が低いために、充分な分子量の芳香族ポリカーボネー
トを得ることができなかった。
カーボネートは、これとビスフェノールAとを溶融エス
テル交換法により反応させて芳香族ポリカーボネートを
製造する際の重合活性が極めて高く、重合触媒の添加量
を低減することができる。
応させてジアリールカーボネートを製造する装置を示
す。
Claims (7)
- 【請求項1】 芳香族モノヒドロキシ化合物とホスゲン
の反応によりジアリールカーボネートを製造するにあた
り、四塩化炭素含有量が200ppm以下のホスゲンを
使用することを特徴とする、ジアリールカーボネートの
製造方法。 - 【請求項2】 芳香族モノヒドロキシ化合物とホスゲン
の反応を、無溶媒で行うことを特徴とする、請求項1記
載のジアリールカーボネートの製造方法。 - 【請求項3】 塩素含有量が10ppm以下であるホス
ゲンを使用することを特徴とする、請求項1または2に
記載のジアリールカーボネートの製造方法。 - 【請求項4】 ジアリールカーボネートがジフェニルカ
ーボネートである請求項1記載のジフェニルカーボネー
トの製造方法。 - 【請求項5】 芳香族モノヒドロキシ化合物とホスゲン
を反応させた後、反応液をアルカリ水で中和して水相を
分離後、有機相を水で洗浄して水相を分離することによ
って加水分解性塩素含有量が30ppb以下のジアリー
ルカーボネートを得ることを特徴とする、請求項1記載
のジアリールカーボネートの製造方法。 - 【請求項6】 ホスゲンは、一酸化炭素と塩素とを活性
炭の存在下に反応させて得たホスゲンを液化し、蒸留精
製して得たものである、請求項3に記載のジフェニルカ
ーボネートの製造方法。 - 【請求項7】 反応が芳香族複素環式含窒素塩基性化合
物を触媒として用いて行われる、請求項2に記載のジア
リールカーボネートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9305327A JPH11140029A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | ジアリールカーボネートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9305327A JPH11140029A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | ジアリールカーボネートの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11140029A true JPH11140029A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17943786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9305327A Pending JPH11140029A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | ジアリールカーボネートの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11140029A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8044226B2 (en) * | 2004-10-14 | 2011-10-25 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Process for production of high-purity diaryl carbonate |
CN102766054A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-07 | 铜陵金泰化工实业有限责任公司 | 一种双(4-硝基苯)碳酸酯的工业合成、提纯方法 |
CN111479848A (zh) * | 2017-12-18 | 2020-07-31 | 科思创德国股份有限公司 | 使用基于氯代烃的有机溶剂制备聚碳酸酯的方法 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305327A patent/JPH11140029A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8044226B2 (en) * | 2004-10-14 | 2011-10-25 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Process for production of high-purity diaryl carbonate |
CN102766054A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-07 | 铜陵金泰化工实业有限责任公司 | 一种双(4-硝基苯)碳酸酯的工业合成、提纯方法 |
CN111479848A (zh) * | 2017-12-18 | 2020-07-31 | 科思创德国股份有限公司 | 使用基于氯代烃的有机溶剂制备聚碳酸酯的方法 |
CN111479848B (zh) * | 2017-12-18 | 2022-12-23 | 科思创德国股份有限公司 | 使用基于氯代烃的有机溶剂制备聚碳酸酯的方法 |
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