Способ получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4'-диоксидифенил-2,2-пропана

Изобретение относится к способу получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4'-диоксидифенил-2,2-пропана, который может быть использован для модификации полиэфирных волокон, а также при производстве поликарбонатов. Способ заключается во взаимодействии 4,4'-диоксидифенил-2,2-пропана с 2-оксо-1,3-диоксоланом в инертной среде в присутствии катализатора при температуре 150±5°C до прекращения выделения углекислого газа. При этом в качестве катализатора используют тетраметиламмонийную соль монометилового эфира угольной кислоты формулы [N(CH₃)₄][CO₃CH₃], а выделение целевого продукта ведут путем промывки водой. Изобретение позволяет простым и экологически безопасным способом получить целевой продукт с высоким выходом. 3 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для модификации полиэфирных волокон, а также при производстве поликарбонатов.

Известен способ получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана путем взаимодействия 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана с оксидом этилена в присутствии водного раствора гидроксида натрия при температуре 20-25°C в течение 10 часов с последующим выделением целевого продукта путем фильтрования, выход целевого продукта составляет 94%, т.пл. 111-112°C, гидроксильное число 10,7%, см. RU Авторское свидетельство №408940, МПК C07C 41/02, C07C 43/20, 1974.

Недостатком известного способа является использование взрыво-, пожароопасного оксида этилена, требующего больших мер предосторожности, а также образование в процессе реакции высших оксиэтилированных производных, которые можно удалить только многократной перекристаллизацией.

Известен способ получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана путем взаимодействия 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана с 2-оксо-1,3-диоксоланом в присутствии катализатора гидрида лития в среде азота при температуре 165°C до прекращения выделения углекислого газа с последующим выделением целевого продукта путем фильтрования, т.пл. целевого продукта составляет 105-113°C, см. US Патент №2987555, НПК C1, 260-613, 1961.

Недостатком известного способа является необходимость нейтрализации образующихся в ходе реакции алкоголятов лития и последующего отделения целевого продукта от продуктов нейтрализации.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана путем взаимодействия 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана с 2-оксо-1,3-диоксоланом в присутствии катализатора иодида калия в количестве 0,9% в расчете на 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропан в среде азота при температуре 150°C в течение 4 часов, выделение целевого продукта ведут путем перекристаллизации из смеси толуола и этанола и последующей перекристаллизации из хлороформа, т.пл. целевого продукта составляет 110-111°C, см. US Патент №4261922, М ПК³ C07C 41/16, 1981.

Недостатком данного способа является сложность процесса за счет трудоемкости выделения целевого продукта, необходимость регенерации растворителей, что влечет за собой осложнение аппаратурного оформления технологического процесса, а также наносит вред окружающей среде.

Задачей изобретения является упрощение процесса получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана за счет использования гомогенного катализатора, уменьшения количества операций при выделении целевого продукта и обеспечения экологичности за счет исключения использования органических растворителей.

Техническая задача решается способом получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана путем взаимодействия 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана с 2-оксо-1,3-диоксоланом в присутствии катализатора в инертной среде при температуре 150±5°C, в котором в качестве катализатора используют тетраметиламмонийную соль монометилового эфира угольной кислоты формулы

[N(CH₃)₄][CO₃CH₃],

при этом нагревание ведут до прекращения выделения углекислого газа.

Решение технической задачи позволяет упростить процесс получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана за счет использования гомогенного катализатора, уменьшения количества операций при выделении целевого продукта и обеспечить экологичность за счет исключения использования органических растворителей.

Тетраметиламмонийная соль монометилового эфира угольной кислоты формулы [N(CH₃)₄][CO₃CH₃] ранее использовалась в качестве катализатора процессов: гидрирования непредельных соединений, алкилирования бензола, гидроформилирования, синтеза α-олефинов. В качестве катализатора в процессе получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана неизвестно.

Характеристика веществ, используемых в способе получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана:

4,4′-Диоксидифенил-2,2-пропан (бисфенол A), ГОСТ 12138-86, белый порошок без запаха, т.пл. 157°C, MM равна 228,29.

2-Оксо-1,3-диоксолан (этиленкарбонат), ГОСТ 13032-77, бесцветные кристаллы без запаха, т.пл. 39°C, ММ равна 88,06 плотность 1,32 г/см³.

Тетраметиламмонийная соль монометилового эфира угольной кислоты имеет MM, равно 137,21, плотность 1,19 г/см³, см. журнал Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie №621, 1995, c. 1735-1740, «Zur solvensfreien Darstellung von Tetramethylammoniumsalzen: Synthese und Charakterisierung von [N(CH₃)₄]₂[C₂O₄], [N(CH₃)₄][CO₃(CH₃)], [N(CH₃)₄][NO₂], [N(CH₃)₄][CO₂H] und [N(CH₃)₄][O₂C(CH₂)₂CO₂(CH₃)]», B.Albert und M.Jansen.

В качестве инертной среды используют, например, аргон, ГОСТ 10157-79, газ без цвета и запаха.

Пример по прототипу. В колбу, снабженную мешалкой, загружают 228,3 г 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана (1 моль), 179,8 г 2-оксо-1,3-диоксолана (2 моль), 2 г иодида калия (0,9% в расчете на 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропан). Процесс ведут в среде азота при температуре 150°C в течение 4 часов. Целевой продукт выделяют путем перекристаллизации из смеси толуола и этанола и последующей перекристаллизации из хлороформа.

Выход продукта составляет 60%, т.пл. 110-111°C, гидроксильное число 10,7%.

Пример 1. В колбу, снабженную мешалкой, загружают 200 г 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана (1 моль), 169,7 г 2-оксо-1,3-диоксолана (2,2 моль), 1,2 г тетраметиламмонийной соли монометилового эфира угольной кислоты (0,6% в расчете на 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропан). Процесс ведут в среде аргона при температуре 150°C до прекращения выделения углекислого газа, определяемого баритовой водой, что составляет 8 ч. Целевой продукт получают путем промывки водой.

Выход продукта составляет 99%, т.пл. 110°C, гидроксильное число 10,7%.

Данные по вышеуказанным примерам приведены в таблице.

Таблица
Характеристики процесса	по прототипу	по заявляемому объекту
Температура, °C	150	150±5
Количество катализатора в расчете на 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропан	2 г (0,9%)	1,2 г (0,6%)
Выделение целевого продукта осуществляют	путем перекристаллизации из смеси толуола и этанола с последующей перекристаллизацией из хлороформа	путем промывки водой
Длительность процесса, ч	4	8
Выход продукта, %	60	99

Пример 2 аналогичен примеру 1, способ осуществляют при температуре 155°C до прекращения выделения углекислого газа, что составляет 7 ч 30 мин. Выход продукта составляет 99%.

Пример 3 аналогичен примеру 1, способ осуществляют при температуре 145°C до прекращения выделения углекислого газа, что составляет 8 ч 30 мин. Выход продукта составляет 99%.

Как видно из примера конкретного выполнения, выход целевого продукта составляет 99%.

Решение технической задачи позволяет упростить процесс получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана за счет использования гомогенного катализатора, уменьшения количества операций при выделении целевого продукта и обеспечить экологичность за счет исключения использования органических растворителей.

Способ получения бис-2-гидроксиэтилового эфира 4,4'-диоксидифенил-2,2-пропана путем взаимодействия 4,4'-диоксидифенил-2,2-пропана с 2-оксо-1,3-диоксоланом в инертной среде в присутствии катализатора при температуре 150±5°С до прекращения выделения углекислого газа, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют тетраметиламмонийную соль монометилового эфира угольной кислоты формулы [N(СН₃)₄][CO₃CH₃], а выделение целевого продукта ведут путем промывки водой.