[发明专利]以酰胺作为促进剂制造碳酸二芳酯

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酯的方法。更具体说，本发明涉及在羰基化反应中碳酸二芳酯收率的改进。

碳酸二芳酯是用熔融双酚通过酯交换制备聚碳酸酯时的有价值的中间体。这种聚碳酸酯的制备方法比使用光气(一种毒性气体)作为反应物并以有害于环境的氯代脂肪烃如二氯甲烷作为溶剂的方法具有环境上的优越性。

通过羟基芳香族化合物和一氧化碳以及氧的氧化羰基化反应(下面有时简单地称作“羰基化”)制备碳酸二芳酯的各种方法都已公开过。一般说来，此羰基化反应需要相当复杂的催化剂。比如参考美国专利4,187,242，其中的催化剂是VIII族重金属，即原子序数为至少44的VIII族金属，所述金属包括钌、铑、钯、锇、铱和铂，或者它们的配位化合物。

在各种专利，包括美国专利5,498,789在内，公开了此羰基化反应的进一步的进展，包括使用其它金属比如铅或铈作为助催化剂。按照此专利，还须要使用季铵或鏻卤化物，比如溴化四正丁基铵作为催化剂包的一部分。

如果能够用更廉价的化合物代替季铵或鏻卤化物，那么此羰基化反应的商业竞争力就会大幅度增加。但是发现，代之以诸如溴化钠之类的化合物一般会导致所需的碳酸二芳酯分离的产率很低或者不太高。

通过在VIII族重金属催化剂中包括了基于金属的助催化剂可以改进碳酸酯的生产。虽然选择适当的金属基助催化剂将取决于特定的反应条件，包括反应的类型和催化包的其它成分，但在美国专利4,187,242和4,201,721中还是可以找到一般性的指导。

在美国专利5,543,547和5,726,340中，公开了羰基化催化剂体系的用途，该体系包括钯或者类似的金属，各种助催化金属，可以包括铈、铅或钴，以及碱金属或季铵溴化物。日本专利公开10/316,627公开了类似的方法，其中的助催化剂是锰化合物或者铅化合物，还存在有羧酸的酰胺或烷基脲。

在美国专利5,760,272中公开了在使用钴助催化剂的体系内特定的酰胺，即N-甲基吡咯烷酮(在下面称作“NMP”)和三联吡啶等作为有机助催化剂的用途。NMP唯一的公开的功能是改善碳酸二芳酯相对于副产物如双酚的选择性对此体系进一步研究发现，它不会改善定义为“周转数”的碳酸二芳酯的产率，即每克存在的原子VIII族催化金属所形成的碳酸二芳酯的摩尔数。这与日本专利公开的建议是相反的，后者明确认为产率是会改善的。

因此，意义在于改善包括廉价的卤化物并能够有效地制造碳酸二芳酯的催化体系。

发明概述

本发明提供了一种碳酸二芳酯的制备方法，该方法包括了比较廉价的卤化物、能够增加所述卤化物效果的促进剂化合物和含金属的助催化剂。还提供了在此方法中使用的催化组合物。

在本发明的一个方面，提供了碳酸二芳酯的制备方法，该方法包括，在有羰基化有效量的至少一种催化物质存在下，使至少一种羟基芳香族化合物与氧气和一氧化碳接触，该催化物质包括：

(A)原子序数至少为44的第VIII族金属或者它们的化合物；

(B)至少一种碱金属卤化物或碱土金属卤化物；

(C)至少一种羧酸酰胺，以及

(D)至少一种助催化剂，此助催化剂是铜的化合物、钛与锌、铜或铅结合的化合物，或者铈与铅或锰结合的化合物。

本发明的另一方面是含有如上所述的组分A、B、C和D以及它们的任何反应产物的催化组合物。

发明详述和优选的实施方案

在本发明中可以使用任何羟基芳香族化合物。一般优选单羟基芳香族化合物，比如苯酚、甲酚类、二甲苯酚类和对枯基苯酚，而苯酚是最优选的。然而，本发明也使用二羟基芳香族化合物，比如间苯二酚、氢醌和2，2-双(4-羟基苯基)丙烷，或“双酚A”，此时产物是聚碳酸酯的低聚物。

在本发明方法中的其它反应物是氧和一氧化碳，它们与苯酚反应形成所需的碳酸二芳酯。它们可以以高纯度的形式或者以被其它气体稀释的形式使用，这些稀释气体是比如氮气、氩气、二氧化碳或者氢气，它们对反应都没有负面的影响。

为了简单起见，此催化体系的组成物被定义为“组分”，而不管在进行羰基化反应之前或者之中这些所述的组成物之间是否发生反应。因此，此催化体系可以包括所述的组分及其任何反应产物。