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技术

羟基芳香族化合物如苯酚用氧和一氧化碳在一种催化剂体系的存在下进行羰基化，所述催化剂体系包括第ⅧＢ族金属，优选钯；碱金属或碱土金属卤化物，优选溴化钠；和助催化剂化合物，其为至少一种Ｃ↓［２－８］脂肪族或Ｃ↓［７－１０］芳香族单或二腈，优选乙腈或己二腈。催化剂体系也优选包含一种非第ⅧＢ族金属优选铅的化合物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及通过氧化羰基化制备碳酸二芳基酯的方法。更具体地，本专利技术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。一方面，本专利技术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C2-8脂肪族或C7-10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，本专利技术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。专利技术详述；优选实施方案任何羟基芳香族化合物均可用于本专利技术。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。但是本专利技术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。本专利技术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C2-6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。组分C是一种助催化剂化合物，所述化合物为至少一种C2-8脂肪族或C7-10芳香族单或二腈。作为例证的单腈为乙腈，丙腈和苄腈；作为例证的二腈为丁二腈，己二腈和苯二腈。一般优选单腈，且最优选乙腈和己二腈。需要注意，与上述提到的现有技术的一些观点相反，组分C在本专利技术中的作用不仅仅作为溶剂。其实，腈是一种活性催化剂成分，其能够提高所需碳酸二芳基酯的产率。在本专利技术高度优选的实施方案中，催化剂体系中也存在至少一种辅催化剂(D)，其为非第VIIIB族金属的化合物，优选为一种在反应条件下溶于液相的化合物。本领域中许多其他的金属化合物具有作为羰基化辅催化剂的活性是公知的，且具有这种活性的任何的化合物均可用于本专利技术，只要使碳酸二芳基酯的生产，通常是收率得到提高。作为例证的辅催化剂金属包括铈，钛，钴，铜，锌，锰，铁和铅，其可单独或结合起来使用。为了本专利技术的目的，优选的辅催化剂是那些除第VIII族金属以外的其他金属；即，除铁，钴和镍以外的其他金属。更优选铅的化合物，尤其是当它单独或与钛或铈化合物结合起来使用时。但是，需要注意，组分C并不能完全取代组分D以使碳酸二芳基酯的生成有效地最优化；为此，通过简单的实验即可确定这两者的组合的有效性。可以使用的铅化合物的例子为氧化铅如PbO和Pb3O4；无机铅盐如硝酸铅(II)；羧酸铅如乙酸铅(II)，丙酸铅(II)和乙酸铅(IV)；醇铅和芳氧基铅如甲醇铅(II)和苯氧基铅(II)；以及β-二酮铅盐如2，4-戊二酮化铅(II)。也可以使用上述铅化合物的混合物。优选的铅化合物为氧化铅(II)，芳氧基铅(II)和2，4-戊二酮铅(II)。大多数情况下，优选的其他金属的化合物为β-二酮盐，尤其是2，4-戊二酮盐。除上述反应物和催化剂体系之外，尤其优选在反应体系中使用干燥剂。优选的干燥剂为非反应性物质，如分子筛，比如3埃(下面称为“3A”)分子筛。它们通常与其他反应物分离，如置于安装在搅拌轴等上的筐中。组分A的量最通常为约0.1-100000ppm，优选为1-1000ppm，以基于羟基芳香族化合物的第VIIIB族金属计，组分B的量为约1-2000克原子金属总量/组分A中每克原子钯。组分D，当使用时，其量一般为约1-100克原子金属总量/组分A中每克原子钯。在本专利技术的组合物和方法中，组分C的作用据信为可能通过与所述组分的阳离子部分形成配合物而增加组分B中卤离子的离解度和离子化程度，尽管本专利技术决不依赖于此或任何其他的操作理论。组分C的用量为有效地使碳酸二芳基酯生成最优化的量，一般通过所需碳酸二芳基酯产率，如“转化数”，即所存在的每克原子钯形成的碳酸二芳基酯的摩尔数的增加来证明。其量最通常地为约一份(重量)组分C每1-15，优选1-6份羟基芳香族化合物。本专利技术的方法优选在一个反应器中进行，其中羟基芳香族化合物和催化剂体系置于一氧化碳和氧气的压力下加热。反应压力最通常为约1-500atm，优选为约1-150atm。通常提供的气体为约2-50mol％的氧气，其余为一氧化碳，而且在任何情况下，为安全起见，所使用氧气的摩尔百分数应该在爆炸范围之外。气体可以单独或以混合物的形式引入。反应温度通常为约60-150℃。为了使反应尽可能快地进行，优选基本保持气体总压和一氧化碳与氧气的分压不变，直到羟基芳香族化合物的转化完成，例如在US 5 399 734中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
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气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）至少一种碱金属或碱土金属的卤化物，和（Ｃ）至少一种Ｃ↓［２－８］脂肪族或Ｃ↓［７－１０］芳香族单－或二腈助催化剂化合物，其用量能使碳酸二芳基酯的生成优化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ普雷斯曼，GL索洛维奇，BF约翰逊，KV沙耶夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]