[发明专利]催化剂组合物及用腈作为助催化剂制备碳酸二芳基酯的方法

说明书

发明背景

本发明涉及通过氧化羰基化制备碳酸二芳基酯的方法。更具体地，本发明涉及提高羰基化反应中碳酸二芳基酯的产率。

对于通过在熔体中与双酚进行酯交换制备聚碳酸酯来说，碳酸二芳基酯是有价值的中间体。该聚碳酸酯制备方法在环境方面优于用光气(一种有毒的气体)作为反应物和用对环境有害的氯化脂肪烃如二氯甲烷作为溶剂的方法。

通过羟基芳香族化合物与一氧化碳及氧气的氧化羰基化(下文有时为简化起见，称为羰基化)反应制备碳酸二芳基酯的各种方法业已公开。一般情况下，羰基化反应需要相当复杂的催化剂，参见如US专利4 187 242，其中催化剂为第VIIIB族金属，即选自钌、铑、钯、锇、铱和铂或其复合物的金属。

羰基化反应的进一步发展，包括使用其他金属如铅或铈化合物作为助催化剂，在包括US 5 498 789的多个专利中被公开。上述专利需要使用季铵或季鏻卤化物，如溴化四正丁基铵，作为催化剂配方的一部分。

如果用更便宜的化合物代替季铵或季鏻卤化物，羰基化反应的市场竞争力将会得到大大的提高。但是，业已发现，将这种化合物替换为如溴化钠通常会导致所需碳酸二芳基酯的分离收率低或不显著。

在US5 543 547和5 726 340中，公开了包括钯或其同族金属，各种助催化金属如铈、铅或钴，以及碱金属或季铵溴化物的羰基化催化剂体系的使用。可能也存在以惰性溶剂为特征的物质。这些可以是脂肪或脂环烃如己烷、庚烷或环己烷；氯代脂肪烃如二氯甲烷或氯仿；芳烃如甲苯或二甲苯；氯代芳烃如氯苯；醚如乙醚，二苯基醚，四氢呋喃或二氧六环；酯如乙酸乙酯或甲酸甲酯；硝基芳烃化合物如硝基苯；或乙腈。但是并没有提到在含卤催化剂配方中使用这些溶剂中的任何一种可以提高碳酸二芳酯的产率。

US 5 380 907公开了将腈与钯及锰或铜助催化剂结合起来使用。结果使产率增加，但产率依然太低以致于所公开的催化剂体系不能在商业上得到使用。

因此，开发包括廉价的卤化物且能有效地制备碳酸二芳酯的催化剂体系引起了人们的兴趣。

发明概述

本发明提供了一种制备碳酸二芳酯的方法，其包括相对廉价的卤化物和能使所述卤化物最有效发挥作用的助催化剂化合物。本发明也提供用于这种方法的催化剂组合物。

一方面，本发明提供一种制备碳酸二芳基酯的方法，其包括将至少一种羟基芳香族化合物与氧和一氧化碳在对羰基化有效的量的至少一种催化性物质的存在下相接触，所述催化性物质包括：

(A)第VIIIB族金属或其化合物，

(B)至少一种碱金属卤化物，和

(C)至少一种C_2-8脂肪族或C_7-10芳香族单或二腈的助催化剂化合物，其用量使碳酸二芳基酯的生成最为优化。

另一方面，本发明提供一种包括如上所述A，B和C组分的催化剂组合物及其任何的反应产物。发明详述；优选实施方案

任何羟基芳香族化合物均可用于本发明。一般优选使用单羟基芳香族化合物，如苯酚，甲酚，二甲酚和对异丙基苯酚，最优选使用苯酚。但是本发明也可以使用二羟基芳香族化合物如间苯二酚，氢醌和2，2-双(4-羟基苯基)丙烷或“双酚A”，其产品为聚碳酸酯齐聚物。

本发明方法中其他主要的反应物是氧和一氧化碳，其与苯酚反应生成所需的碳酸二芳基酯。可以使用其高纯形式或用另一种对反应没有负作用的气体如氮气，氩气，二氧化碳或氢气稀释的形式。

为简单起见，催化剂体系的成分定义为“组分”，不管所述成分之间在羰基化反应之前或期间是否发生反应。因此，催化剂体系可以包括所述这些组分及其任何反应产物。

催化剂体系的组分A是一种第VIIIB族的金属，优选钯或其化合物。因此，有用的钯材料包括含元素钯的物质，如钯黑，钯/碳，钯/氧化铝和钯/硅石；钯化合物如氯化钯，溴化钯，碘化钯，硝酸钯，醋酸钯和2，4-戊烷二酮化钯；和包括如一氧化碳，腈和烯烃的含钯配合物。在许多例子中优选通常为C_2-6脂肪族羧酸的有机酸钯(II)盐，和β-二酮钯(II)盐。最优选醋酸钯(II)和2，4-戊烷二酮化钯(II)，也可以使用上述钯物质的混合物。

组分B为至少一种碱金属卤化物。优选碱金属溴化物如溴化锂，溴化钠和溴化钾，由于溴化钠特别适合且相对来说价格低，因此最优选使用溴化钠。