NL9201859A

NL9201859A - Werkwijze voor het bereiden van chloroformiaatverbindingen.

Info

Publication number: NL9201859A
Application number: NL9201859A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1994-05-16
Also published as: JPH06192180A; US5399657A; JP2790601B2; EP0596206A1

Description

Aanvraagster noemt als uitvinders: H.H.M. van Hout C.J.J. Maas L. van der Wekke M. H. Oyevaar

Titel: Werkwijze voor het bereiden van chlorof ormiaatverbindingen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van chloroformiaatverbindingen met de formule

waarin Rif R2 en R3 overeenkomen met H, een al dan niet vertakte, al dan niet gesubstitueerde, alkylgroep, of een al dan niet gesubstitueerde arylgroep. Dergelijke verbindingen zijn meer in het bijzonder geschikt als ketenstopper bij de bereiding van aromatische polycarbonaten.

Deze toepassing wordt onder meer beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.864.011. Gebleken is dat de conventionele bereidingsmethoden voor chloroformiaten door reactie van fosgeen en een fenolische component aanleiding kan geven tot de vorming van ongewenste reactieprodukten, zoals dimeren. De aanwezigheid van deze reactieprodukten, zoals difenylcarbonaten, in de ketenstopper is ongewenst. Gebruik van dimeer bevattende ketenstopper zou namelijk tot gevolg hebben dat het uiteindelijke polycarbonaat uiteindelijk ook dimeer bevat. Dit d .meer heeft een verhoudingsgewijs laag smeltpunt en zal tijdens het verwerken van het polycarbonaat eerder smelten, en uitzweten. De damp van het dimeer zal condenseren op de matrijs en aanleiding geven tot oppervlaktedefecten.

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is een aanvullende zuivering van het choroformiaat. Dergelijke zuiveringen zijn echter kostbaar, zodat het gebruik van de uiteindelijke ketenstopper economisch vaak niet verantwoord is.

Er bestaat derhalve behoefte aan een methode voor het bereiden van fenylchloroformiaten, waarbij tijdens de bereiding reeds zo weinig bijprodukten gevormd worden dat aanvullende zuivering niet noodzakelijk is.

De uitvinding betreft derhalve een werkwijze voor het bereiden van een verbinding met de formule 1,

waarin Ri, R2 en R3 overeenkomen met H, een al dan niet vertakte, al dan niet gesubstitueerde, alkylgroep, of een al dan niet gesubstitueerde arylgroep, geschikt als ketenstopper bij de bereiding van een aromatisch polycarbonaat, door reactie van een verbinding met de formule 2

2 waarin Rif R2 en R3 de hierboven beschreven betekenis hebben, met fosgeen, omvattende het continu toevoeren van de verbinding met formule 2 en fosgeen aan een oplossing van fosgeen in een oplosmiddel waarbij de temperatuur gehouden wordt op een waarde gelegen tussen 0 en 40°C en de pH gehouden wordt op een waarde gelegen tussen 1 en 6.

Verrassenderwijs is gebleken dat bij toepassing van de onderhavige werkwijze het eindprodukt bestaat uit een oplossing van het gewenste fenylchloroformiaat in een organisch oplosmiddel, waarbij het gehalte aan bijprodukten zo laag is dat hetzij de oplossing als zodanig gebruikt kan worden als ketenstopper, danwel dat het fenylchloroformiaat na afscheiding uit de oplossing direkt toepasbaar is. In het geval een extreem hoge zuiverheid vereist is, kan men het fenylchloroformiaat nog aan een aanvullende zuivering onderwerpen.

Opgemerkt wordt dat uit het Amerikaanse octrooischrift 4.638.077 een werkwijze bekend is voor de bereiding van chloroformiaatsamenstellingen. Dit octrooi is in hoofdzaak gericht op de bereiding van verbindingen uitgaande van bisfenol A, dat wil zeggen difunctionele verbindingen. Zoals uit de beschrijving blijkt, streeft men ernaar samenstellingen te verkrijgen die in hoofdzaak monomere dimere en trimere verbindingen bevatten, terwijl volgens kolom 2, regels 17-20 ten hoogste 90% omgezet wordt in monomere verbindingen. Dit betekent dat op zijn minst 10% van de samenstelling bestaat uit de ongewenste componenten. Volgens de uitvinding bedraagt het gehalte aan dimere verbindingen hooguit 5000 ppm, hetgeen overeenkomt met ten hoogte 0,5%. Volgens voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding kan men echter nog aanzienlijk lagere gehaltes aan de ongewenste diarylcarbonaten verkrijgen.

Volgens de uitvinding zijn diverse fenylchloroformiaat-verbindingen te bereiden. Afhankelijk van de keus van de substituenten Ri, R2 en R3 kan men bijvoorbeeld fenylchloroformiaat, tertiair butyl fenylchloroformiaat, octyl- of nonylfenylchloro-formiaat, paracumylfenylchloroformiaat en andere gesubstitueerde fenylchloroformiaten verkrijgen. Bij toepassing als ketenstopper bepaalt de aard van het te bereiden polycarbonaat in hoofdzaak de keus van de substituent.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt in de eerste plaats gekenmerkt doordat een oplossing van fosgeen in een oplosmiddel bij lage temperatuur in een reactor voorgelegd wordt, aan welke oplossing vervolgens fosgeen en een fenol-verbinding toegevoerd wordt. Daarbij houdt men de temperatuur en de pH op de gewenste waarden. Na beëindiging van het doseren van de fenolische verbinding laat men het reactiemengsel nog enige tijd na-reageren. Dit gebeurt bij voorkeur tenminste gedeeltelijk onder aanvullende toevoer van fosgeen. Opgemerkt wordt dat de molaire verhouding fosgeen/fenolische verbinding bij voorkeur groter is dan 1:1, hetgeen inhoudt dat overmaat fosgeen aanwezig is. Bij voorkeur bedraagt deze overmaat op molaire basis 1,5:1 tot 3:1.

Van groot belang is dat de temperatuur tijdens de reactie gehouden wordt op een waarde gelegen tussen 0 en 40°C, bij voorkeur tussen 5 en 15°C. Tevens is de pH van het reactiemengsel van belang. Deze moet laag gehouden worden, echter de pH mag weer niet al te laag zijn. In het algemeen zal men derhalve tijdens de reactie NaOH of een andere basische verbinding doseren voor het op de juiste waarde houden van de pH. De meest geschikte pH-waarde tijdens het doseren van de fenolische verbinding hangt mede af van de aard van de fenolische verbinding. Bij de toepassing van fenol dient de pH bij voorkeur gehouden te worden op een waarde tussen 1 en 4, terwijl bij paracumylfenol deze waarde ligt tussen 4 en 6.

In verband met het doseren van een basische verbinding dient ervoor zorggedragen te worden dat de hoeveelheid water tenminste zodanig is dat geen verzadiging met elektrolyt optreedt. Aangezien bij de reactie chloride vrijkomt, treedt met toevoeging van natronloog de vorming van keukenzout op. De hoeveelheid water dient derhalve zodanig hoog te zijn dat het keukenzout in oplossing blijft. Overigens wordt opgemerkt, dat bij voorkeur in het reactiemengsel een hoeveelheid water aanwezig is om de reactie tussen fosgeen en de fenolische verbinding te initiëren. Deze hoeveelheid water kan beperkt zijn tot de hoeveelheid die noodzakelijk is voor het initiëren, en zal in het algemeen liggen tussen 5 en 25 gew.% van de hoeveelheid organisch oplosmiddel. Dit organisch oplosmiddel kan gekozen zijn uit de groep bestaande uit dichloormethaan en monochloorbenzeen. Bij voorkeur past men dichloormethaan toe, aangezien gebleken is dat hiermee de beste resultaten verkregen worden.

Zoals reeds aangegeven is, kan de volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen oplossing van fenylchloroformiaat in het organisch oplosmiddel direct toegepast worden bij de bereiding van aromatische polycarbonaten. De uitvinding betreft derhalve ook een oplossing van de verbinding met formule 1 in een organisch oplosmiddel, en de toepassing daarvan als ketenstopper bij de bereiding van polycarbonaat.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de bereiding van polycarbonaat omvattende het reageren van een carbonaatprecursor met een difenol in aanwezigheid van de ketenstopper verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. Een voorbeeld van een dergelijke bereiding van polycarbonaat is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.864.011, van welk octrooischrift de inhoud hierin opgenomen is bij wijze van referentie.

De uitvinding wordt thans toegelicht aan de hand van enkele voorbeelden, welke niet als beperking dienen.

VOORBEELD.......1

Fenylchloroformiaat werd bereid in een geroerde reactor bij een temperatuur die door koeling onder 10°C gehouden werd. 1320 ml methyleenchloride werd in de reactor gebracht met 150 ml water. Gedurende 10 min. werd 7,4 g/min. fosgeen gedoseerd. Vervolgens werd in verloop van 35 min 70,5 g fenol in 333 ml methyleenchloride gedoseerd. Tijdens deze dosering van fenol werd 3,7 g/min fosgeen toegevoerd. De pH werd op een waarde van 2-4 gehouden door dosering van natronloog.

Gedurende het doseren van fenol werd viermaal 30 ml water toegevc agd aan de reactor. Na afloop van de dosering van fenol werd de fosgeen dosering nog 3 min voortgezet.

Tenslotte werd de reactor nog 15 min. geroerd bij pH = 4.

Aldus verkreeg men een oplossing van fenylchloroformiaat in methyleenchloride met een fenol gehalte van 4734 ppm en een difenylcarbonaat gehalte van 3873 ppm. Toepassing van een dergelijke oplossing als ketenstopper in een standaard polycarbonaat bereiding leverde een produkt met een difenylcarbonaat gehalte van slechts 46 ppm.

VOORBEELD 2

Paracurnylf enylchloroformiaat werd bereid in een geroerde reactor bij een temperatuur die door koeling tussen 3 en 5°C gehouden werd. 1320 ml methyleenchloride werd in de reactor gebracht met 150 ml water. Gedurende 10 min. werd 3,6 g/min. fosgeen gedoseerd. Vervolgens werd in verloop van 35 min 133 g paracurnylfenol in 332,5 ml methyleenchloride gedoseerd.

Tijdens deze dosering van paracurnylf enol werd 3,6 g/min fosgeen toegevoerd. De pH werd op een waarde van 4-6 gehouden door dosering van natronloog. Gedurende het doseren van paracurnylf enol werd eenmaal 30 ml water toegevoegd aan de reactor. Na afloop van de dosering van paracurnylf enol werd de fosgeen dosering nog 2 min voortgezet.

Tenslotte werd de reactor nog 15 min. geroerd bij pH = 4.

Aldus verkreeg men een oplossing van paracumylfenylchloroformiaat in methyleenchloride met een diparacumylfenylcarbonaat gehalte van 2500 ppm. Toepassing van een dergelijke oplossing als ketenstopper in een standaard polycarbonaat bereiding leverde een produkt met een diparacumylf enylcarbonaat gehalte van slechts 35 ppm.

Claims

1. Werkwijze voor het bereiden van een verbinding met de formule 1,

waarin Rlf R2 en R3 overeenkomen met H, een al dan niet vertakte, al dan niet gesubstitueerde, alkylgroep, of een al dan niet gesubstitueerde arylgroep, geschikt als ketenstopper bij de bereiding van een aromatisch polycarbonaat, door reactie van een verbinding met de formule 2

2 waarin Rlf R2 en R3 de hierboven beschreven betekenis hebben, met fosgeen, omvattende het continu toevoeren van de verbinding met formule 2 en fosgeen aan een oplossing van fosgeen in een oplosmiddel waarbij de temperatuur gehouden wordt op een waarde gelegen tussen 0 en 15°C en de pH gehouden wordt op een waarde gelegen tussen 1 en 6.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij men na beëindiging van het doseren van de verbinding met formule 2 en fosgeen het reactiemengsel nog enige tijd laat nareageren.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij Ri overeenkomt met een proton of een cumylgroep, en R2 en R3 een proton voorstellen.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, waarbij in het geval Ri, R2 en R3 protonen voorstellen, de pH tijdens het toevoeren van genoemde verbinding met formule 2 en fosgeen gehouden wordt op een pH lager dan 4.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-3, waarbij in het geval Ri = cumyl en R2 en R3 protonen voorstellen, de pH tijdens het toevoeren van genoemde verbinding met formule 2 en fosgeen gehouden wordt op een pH gelegen tussen 4 en 6.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, waarbij de pH op de gewenste waarde gehandhaafd wordt door dosering van NaOH.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, waarbij in genoemde oplossing van fosgeen een geringe hoeveelheid water aanwezig is, welke voldoende is voor het initiëren van de reactie van fosgeen met de verbinding met formule 2.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, waarbij het genoemde oplosmiddel gekozen is uit de groep bestaande uit dichloormethaan en monochloorbenzeen.

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, waarbij de verkregen verbinding met formule l aansluitend gezuiverd wordt door destillatie.

10. Oplossing van een verbinding met de formule 1 in een organisch oplosmiddel verkrijgbaar onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1-8.

11. Oplossing van een verbinding met de formule 1 in een organisch oplosmiddel met een gehalte aan diarylearbonaat lager dan 5000 ppm.

12. Toepassing van de oplossing volgens conclusie 10 of 11 als ketenstopper bij de bereiding van polycarbonaat.

13. Werkwijze voor het bereiden van een aromatische polycarbonaat omvattende het reageren van een carbonaat precursor met een difenol in de aanwezigheid van een ketenstopper, welke ketenstopper verkregen is onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1-9.

14. Werkwijze voor het bereiden van een aromatische polycarbonaat omvattende het reageren van een carbonaat precursor met een difenol in de aanwezigheid van een ketenstopper, welke ketenstopper toegepast wordt in de vorm van de oplossing volgens conclusie 10 of 11.