专利名称：制备和精制2－烃基－3,3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮单体的方法和由其得到的聚碳酸酯的制作方法
背景技术：
本披露内容总的涉及制备和精制2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮(2-hydrocarbyl-3，3-bis(4-hydroxyaryl)phthalimidine)单体(在下文中有时称作酚酞衍生物)的方法，和使用该单体得到的聚碳酸酯以及其他聚合物。
3，3-双(4-羟基苯基)-3H-异苯并呋喃-1-酮(在下文中称作酚酞)已经被用作制备聚碳酸酯的芳族二羟基化合物单体，其通常具有优良延展性和高玻璃转化温度的特征。酚酞的某些衍生物还被用作制备聚碳酸酯树脂以及聚丙烯酸酯树脂的芳族二羟基化合物单体。例如，使用光气和(酚酞衍生物)单体例如3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(在下文中有时称作“PPPBP”)通过界面缩聚方法来制备聚碳酸酯均聚物。
Lin和Pearce(Journal of Polymer SciencePolymer Chemistry Edition，(1981)19卷，2659-2670页)报导了通过将酚酞和苯胺盐酸盐在苯胺中回流6小时，随后由乙醇重结晶而合成用于制备聚碳酸酯和其他聚合物的PPPBP。在该反应期间生产了副产物，其如果没有被除去则可能导致具有不可接受的用于在随后的聚合反应中用作单体或共聚单体的纯度的PPPBP。此外，PPPBP单体中的杂质包括例如微量(ppm)程度的酚酞或酚酞残余物，其可能不令人希望地在由其得到的聚碳酸酯和其他聚合物中产生脱色，由此影响了聚合物产物的透明性。对于许多商业应用而言，着色不是一种所希望的特征。美国专利No.5,344,910披露了PPPBP的共聚物被发现具有差的熔体稳定性，在熔融加工期间导致了起泡的聚合物熔体和模制品以及树脂的脱色。
因此，将希望开发一种提高酚酞衍生物例如2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的纯度的方法，然后可以将该衍生物用于制备具有改性的性能例如较少可见的着色和较高重均分子量的聚碳酸酯和其他聚合物。
简述本文中披露了一种制备酚酞衍生物(例如2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮)的方法。该方法包括在酸催化剂的存在下将包含酚酞化合物和伯烃基胺的反应混合物加热以形成酚酞衍生物产物。该方法进一步包括形成酚酞衍生物的加合物。该加合物可以这样形成(i)通过使用过量的烃基胺以使得原位形成包含酚酞衍生物产物和伯烃基胺的加合物或者(ii)通过首先将粗制的酚酞衍生物产物分离并且然后将其进一步与额外数量的伯烃基胺反应以形成加合物。然后将加合物沉淀。最后将加合物分解以制得2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮。
在另一个实施方案中，披露了一种制备2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的方法，其包括将包含酚酞化合物、伯芳族胺和任选的氯化氢流体的反应混合物加热以形成加合物，将混合物用碳酸氢钠中和，通过将芳族烃加入反应混合物而将2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和伯芳族胺的所述加合物沉淀，和将所述加合物和醇加热以制得所述的2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮。
在另一个实施方案中，披露了一种制备2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的方法，其包括将包含酚酞化合物、伯芳族胺和任选的氯化氢流体的反应混合物加热以形成加合物，将所述混合物用碳酸氢钠中和，通过将芳族烃加入反应混合物而将2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和伯芳族胺的加合物沉淀，将所述加合物溶解于碱金属氢氧化物水溶液中以提供第一溶液，将含水酸加入以沉淀出2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮，和将所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和醇加热以制得精制的2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮。
通过下面的详述来举例说明上述的和其他的特征。
附图简述
图1说明了苯胺的NMR光谱。
图2说明了粗制的2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(PPPBP)的NMR光谱。
图3说明了PPPBP-苯胺加合物的NMR光谱。
详述出于本披露内容的目的，术语“烃基”在本文中被定义为通过将氢原子从烃上除去而形成的单价部分。代表性的烃基是含有1-25个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、十一烷基、癸基、十二烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基，和其的异构形式；含有6-25个碳原子的芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基、四苯基等的环-取代和环-未取代的形式；含有7-25个碳原子的芳烷基，例如苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、萘辛基等的环-取代和环-未取代的形式；和环烷基，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等。本文中使用的术语“芳基”是指上文中对于“烃基”描述的芳基的各种形式。
本披露内容一般性涉及在制备和精制适合于用作制备聚合物用的单体和/或共聚单体的酚酞衍生物。一种典型的酚酞衍生物-2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮具有式(I) 其中R1选自氢和烃基，R2选自氢、烃基和卤素。
一般而言，式(I)的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮可以通过式R1-NH2的伯烃基胺例如芳族胺(在本文中也称为“芳胺”)，如式(II)的苯胺 其中R1如上所定义并且R3是烃或烃基；与式(III)的酚酞化合物反应而制备
其中R2如前所定义。通常使用酸催化剂以促进酚酞产物的形成。
可以使用的合适的酸催化剂包括无机酸的胺盐。用于形成酸催化剂的合适的胺的例子包括具有与胺氮相连的脂族和芳族基团的任意组合的伯、仲和叔胺。用于制备胺盐的无机酸可以流体相，例如以气相或液相或者以气相和液相的组合存在。无机酸的非限定性例子包括氯化氢液体、氯化氢气体、硫酸、硝酸等。
合适的胺盐催化剂的例子包括伯、仲和叔胺盐酸盐。伯烃基胺例如由式(II)定义的那些胺的盐酸盐是优选的，因为伯烃基胺可以是用于制备式(I)的酚酞衍生物的起始原料的其中一种。在一个实施方案中，将酸催化剂作为预先形成的胺和无机酸的盐引入反应器。在另一个实施方案中，通过首先将胺装入反应器，然后将1/3-1重量份合适的无机酸加入酚酞衍生物而在反应器中生成酸催化剂。在另一个实施方案中，通过首先将胺和合适的无机酸装入反应器，然后加入酚酞衍生物而在反应器中生成酸催化剂。在仍然另一个实施方案中，将0.1-0.3重量份氯化氢气体引入装有胺的反应器以形成合适数量的胺盐酸盐催化剂。还可以使用更多的盐酸或者更多的氯化氢气体，但通常不需要。可以任选地使用溶剂以最初由伯烃基胺形成胺盐酸盐。然后可以将溶剂除去(如果需要)，并且可以将胺催化剂例如芳胺盐加入反应混合物。
式(III)的酚酞化合物与伯烃基胺的反应通过缩合反应进行，以形成所需的酚酞衍生物例如式(I)的苯并吡咯酮产物。可以相对于酚酞衍生物使用过量的伯烃基胺，以保持反应正向进行。该缩合反应可以在140℃-180℃的温度下，或例如在140℃-170℃的温度下或者在140℃-150℃的温度下进行。
举例来说，在苯胺盐酸盐作为酸催化剂的存在下将酚酞化合物(在式(III)中R2为H)与苯胺(在式(II)中R3为H)反应，以形成结构在式(IV)中示出的2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(在本文中也称为“PPPBP”)
正如将在实施例部分论述的那样，如此形成的PPPBP可以60％-75％的高产率制得并且可以有利地用于制备较少可见的着色并且使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱测量的例如约3,000-约150,000道尔顿的相对高的重均分子量的聚碳酸酯。此外，该反应可以使得在反应产物即PPPBP单体中存在的杂质和未反应的酚酞的数量降低。
可以通过与用于反应的伯烃基胺的加合物形成来进行所需的酚酞衍生物从反应混合物中分离。本文中使用的术语“加合物”被定义为包含约1∶2摩尔比的酚酞衍生物和伯烃基胺的加成产物。预期的酚酞衍生物包括2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮和2-烃基-3，3-{(4-羟基芳基)(2-羟基芳基)}苯并吡咯酮化合物。一旦形成，则可以将该加合物分解以获得特定的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，例如酚酞含量小于或等于1,500份/每百万(ppm)并且通过高性能液相色谱(HPLC)技术测量的纯度为99.5％-99.9％的2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(PPPBP)。
在一个实施方案中，通过以下方式制备加合物将酚酞化合物加入包含伯烃基胺和酸催化剂的反应混合物，随后将该反应混合物用碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐中和以使酸催化剂分解。然后将所得混合物过滤并且将水不混溶的芳族烃溶剂加入到滤液中以沉淀出加合物。然后进一步将加合物过滤并且用芳族烃溶剂清洗。
在另一个实施方案中，可以通过以下方式制备加合物首先将包含酚酞衍生物例如2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的反应混合物用碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐处理以使无机酸的胺盐分解并且将混合物过滤。然后将滤液用芳族烃溶剂处理以沉淀出例如粗制的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮固体。然后在130℃-185℃的升高的温度下将固体溶解于伯烃基胺中，并且冷却至室温以沉淀出酚酞衍生物和烃基胺的加合物。然后将该加合物过滤、用芳族烃溶剂清洗并且干燥至恒定的重量。用于沉淀出固体的芳族烃溶剂选自，但不限于，甲苯、同分异构的二甲苯(isomeric xylenes)或其混合物、氯苯和均三甲苯。
在一个实施方案中，使用所谓的离解溶剂将由此获得的加合物分解。本文中使用的术语“离解溶剂”被定义为有助于加合物分解以将伯烃基胺从2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮中分离而提供精制的酚酞衍生物的溶剂。该离解溶剂包括含有1-8个碳原子的直链或支化或者环状的脂族醇。合适的脂族醇的非限定性例子包括甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇，至少一种前述脂族醇的混合物等。在一个特定实施方案中，使用可与水混溶的脂族一元醇例如甲醇、乙醇和异丙醇。通常通过以下方式进行离解将加合物悬浮于离解溶剂中并且将如此形成的混合物回流约0.5小时-约2小时，优选约0.75小时-约1.5小时，最优选约1.0小时-约1.25小时，在其结束时酚酞衍生物作为固体沉淀出来。然后将该固体过滤并且干燥。
在另一个实施方案中，将获得的加合物溶解于包含碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐的含水无机碱中以提供第一溶液。例如可以使用含水的氢氧化钠。接着，将该第一溶液与基本不与水混溶的芳族烃溶剂混合并且使其分离以形成水层和有机层。然后将水层用合适的固体吸附剂处理，该吸附剂可以除去溶液中存在的形成颜色的物类。在一个实施方案中，可以使用可商购获得的活性炭。用活性炭处理除去了溶液中存在的形成颜色的物类。合适的活性炭包括，但不意在限于，可从Norit Corporation获得的NORIT系列的活性炭，和可从E.Merck Company商购获得的那些活性炭。
除了起到脱色剂的作用之外，该活性炭处理剂还有助于选择性地吸附2-烃基-3-{(4-羟基芳基)(2-羟基芳基)}苯并吡咯酮异构的杂质。因此，将粗制的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮产物精制的一种方法包括将该粗制产物的含水碱溶液与活性炭接触并且将碳滤出以提供第二溶液。如果需要，可以再次将该第二溶液以相同的方式处理，以进一步提供2-烃基-3-{(4-羟基芳基)(2-羟基芳基)}苯并吡咯酮杂质含量的降低。
在一个实施方案中，进行将第一溶液处理和过滤的步骤以使得有效地将酚酞的数量降低至相对于2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的总重量为小于或等于1,500ppm。在用活性炭处理之后，将所得混合物过滤以提供第二溶液。随后将第二溶液用含水无机酸例如盐酸水溶液处理以沉淀出精制的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮。然后通过悬浮于脂族醇中并且将如此形成的混合物回流约0.5小时-约2小时，优选约0.75小时-约1.5小时，最优选约1.0小时-约1.25小时而将该产物精制，在其结束时酚酞衍生物作为固体沉淀出来。然后将该固体过滤并且干燥。合适的脂族醇是上面定义的作为离解溶剂的那些。
可以有利地将上文中描述的一般方法用于制备包含少于或等于1,500份/每百万(ppm)酚酞和当与采用实施例中描述的现有技术方法制备的PPPBP相比时减少的杂质的PPPBP。
2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，包括例举的2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(PPPBP)是有商业价值的单体或共聚单体，用于制备多种例如通过2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的酚OH基反应形成的聚合物和聚合物组合物。可制备的合适的聚合物是选自以下物质的聚合物聚碳酸酯的均聚物和共聚物、聚酯碳酸酯、聚酯、聚酯酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚、聚醚砜、聚碳酸酯-聚有机硅氧烷嵌段共聚物，包含芳族酯、酯碳酸酯和碳酸酯重复单元的共聚物；和聚醚酮。包含芳族酯、酯碳酸酯和碳酸酯重复单元的共聚物的合适例子是通过羟基封端的聚酯例如间苯二酰氯和对苯二酰氯与间苯二酚的反应产物，与光气和芳族二羟基化合物例如双酚A反应制备的共聚物。
在一个实施方案中，合成出具有所希望的性能的聚碳酸酯，其中该聚碳酸酯包括由2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮衍生的式(V)的结构单元 其中R1和R2如前所述；并且C＝O结构单元衍生自合适的C＝O给体例如光气或碳酸二酯。
该聚碳酸酯组合物可以进一步包含衍生自至少一种其他的例如由通式(VI)表示的芳族二羟基化合物的结构单元
其中每一个G1独立地是芳基；E选自烷撑、烷叉、环脂族基团、含硫的连接基团、含磷的连接基团、醚连接基团、羰基、叔氮基和含硅的连接基团；R4各自是氢或单价烃基；Y1独立地选自单价烃基、链烯基、烯丙基、卤素、氧基和硝基；每一个m独立地是0至在每一个相应的G1上可用于取代的位置数目的整数；p是0至在E上可用于取代的位置数目的整数；t是大于或等于1的自然数；s是0或1；u是整数。
E的合适例子包括环戊叉、环己叉、3，3，5-三甲基环己叉、甲基环己叉、2-[2.2.1]-双环庚叉、新戊叉、环十五烷叉、环十二烷叉和金刚烷叉；含硫的键例如硫化物、亚砜或砜，含磷的键例如氧膦基、膦酰基，醚键、羰基、叔氮基和含硅的键例如硅烷或甲硅烷氧基键。
在式(VI)中示出的芳族二羟基共聚单体化合物中，当存在超过1个的Y1取代基时，它们可以相同或不同。这同样适用于R4取代基。在式(VI)中“s”为0并且“u”不为0的情况下，芳环直接相连，中间没有插入烷叉或其他的桥。芳核残基G1上羟基和Y1的位置可以在邻、间或对位上变化，并且这些基团可以处于相邻、不对称或对称的关系，其中烃残基的两个或多个环碳原子被Y1和羟基取代。在一些实施方案中，参数“t”、“s”和“u”各自为1；两个G1基团是未取代的亚苯基；E是烷叉例如异丙叉。在特定实施方案中，两个G1基团是对-亚苯基，尽管这两个可以是邻-或间-亚苯基或者一个是邻-或间-亚苯基并且另一个是对-亚苯基。
式(VI)的芳族二羟基化合物的一些说明性、非限定性例子包括在美国专利4,217,438中通过名称或结构式(总的或特定的)而披露的二羟基取代的芳族烃。芳族二羟基化合物共聚单体的一些特定例子包括，但不意在限于，2，4’-二羟基二苯基甲烷、双(2-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-5-硝基苯基)甲烷、双(4-羟基-2，6-二甲基-3-甲氧基苯基)甲烷、1，1-双(4-羟基苯基)乙烷、1，1-双(4-羟基-2-氯苯基)乙烷、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2，2-双(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-溴-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷、2，2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-苯基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)丙烷、2，2-双(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)丙烷、2，2-双(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)丙烷、2，2-双(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)丙烷、2，2-双(3-叔丁基-5-氯-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-溴-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-氯-5-苯基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3-溴-5-苯基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(3，5-联苯基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)丙烷、2，2-双(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-乙基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-二甲基苯基)丙烷、2，2-双(3，5，3’，5’-四氯-4，4’-二羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)环己基甲烷、2，2-双(4-羟基苯基)-1-苯基丙烷、1，1-双(4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-氯-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基-3-异丙基苯基)环己烷、1，1-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-苯基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3，5-二氯-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3，5-二溴-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(4’-羟基-3’-甲基苯基)环己烷(DMBPC)、1，1-双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、4，4’-[1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1，3-环己二基]双酚(1，3-BHPM)、4-[1-[3-(4-羟基苯基)-4-甲基环己基]-1-甲基乙基]苯酚(2，8-BHPM)、3，8-二羟基-5a，10b-联苯基香豆满基-2’，3’，2，3-香豆满(3.8-dihydroxy-5a，10b，-diphenylcoumarano-2’，3’，2，3-coumarane，DCBP)、2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮、1，1-双(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)环己烷、1，1-双(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)环己烷、1，1-双(3-叔丁基-5-氯-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-溴-5-叔丁基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-氯-5-苯基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3-溴-5-苯基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3，5-二异丙基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(3，5-二苯基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)环己烷、1，1-双(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷、1，1-双(4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-氯-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(4-羟基-3-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(4-羟基-3-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-苯基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二氯-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二溴-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-氯-4-羟基-5-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基-5-甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-氯-4-羟基-5-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-溴-4-羟基-5-异丙基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-叔丁基-5-氯-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-溴-5-叔丁基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、双(3-氯-5-苯基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3-溴-5-苯基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二异丙基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(3，5-二苯基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四氯苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四溴苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(4-羟基-2，3，5，6-四甲基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(2，6-二氯-3，5-二甲基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-双(2，6-二溴-3，5-二甲基-4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、4，4-双(4-羟基苯基)庚烷、4，4’-二羟基-1，1-联苯、4，4’-二羟基-3，3’-二甲基-1，1-联苯、4，4’-二羟基-3，3’-二辛基-1，1-联苯、4，4’-(3，3，5-三甲基亚环己基)联苯酚、4，4’-双(3，5-二甲基)联苯酚、4，4’-二羟基二苯醚、4，4’-二羟基二苯硫醚、1，3-双(2-(4-羟基苯基)-2-丙基)苯、1，3-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯、1，4-双(2-(4-羟基苯基)-2-丙基)苯、1，4-双(2-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-丙基)苯、2，4’-二羟基苯基砜、4，4’-二羟基二苯砜(BPS)、双(4-羟基苯基)甲烷、2，6-二羟基萘、氢醌、间苯二酚、C1-3烷基取代的间苯二酚、3-(4-羟基苯基)-1，1，3-三甲基茚满-5-醇、1-(4-羟基苯基)-1，3，3-三甲基茚满-5-醇，和2，2，2’，2’-四氢-3，3，3’，3’-四甲基-1，1’-螺环双[1H-茚]-6，6’-二醇。最典型的芳族二羟基化合物是双酚A(BPA)。
在一些实施方案中，可以将异山梨醇共聚单体与2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮单体或其他酚酞衍生物一起使用以制得聚碳酸酯共聚物。异山梨醇，有时也称为1，43，6-二酐-D-葡糖醇是一种刚性的化学和热稳定的脂族二醇，与不包括异山梨醇的共聚单体组合物相比，其容易制得具有更高玻璃转化温度的共聚物。
上述的碳酸二酯具有通式(VII)(ZO2)C＝O(VII)其中每一个Z独立地是未取代或取代的烷基，或者未取代或取代的芳基。合适的碳酸二酯的例子包括，但不意在限于，碳酸二甲苯酯、碳酸间-甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸二苯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯，和这些的两种或多种碳酸二酯的组合。碳酸二苯酯由于其低的成本和容易以工业规模获得而因此被广泛用作碳酸二酯。如果使用两种或多种上面列出的碳酸二酯，则优选其中一种碳酸二酯是碳酸二苯酯。还考虑了将活性芳族碳酸酯用作碳酸二酯。本文中使用的术语“活性芳族碳酸酯”被定义为在酯交换反应中比碳酸二苯酯更加活泼的碳酸二芳酯。
活性芳族碳酸酯的特定非限定性例子包括双(邻-甲氧基羰基苯基)碳酸酯、双(邻-氯苯基)碳酸酯、双(邻-硝基苯基)碳酸酯、双(邻-乙酰基苯基)碳酸酯、双(邻-苯基酮苯基)碳酸酯、双(邻-甲酰基苯基)碳酸酯。还考虑了这些结构的不对称组合-其中A和A’上的取代数目和类型不同。活性芳族碳酸酯的优选结构是式(VIII)的酯取代的碳酸二芳酯 其中R5在每次出现时独立地是C1-C20烷基、C4-C20环烷基或者C4-C20芳基；R6在每次出现时独立地是卤原子、氰基、硝基、C1-C20烷基、C4-C20环烷基、C4-C20芳基、C1-C20烷氧基、C4-C20环烷氧基、C4-C20芳氧基、C1-C20烷基硫基、C4-C20环烷基硫基、C4-C20芳基硫基、C1-C20烷基亚硫酰基、C4-C20环烷基亚硫酰基、C4-C20芳基亚硫酰基、C1-C20烷基磺酰基、C4-C20环烷基磺酰基、C4-C20芳基磺酰基、C1-C20烷氧基羰基、C4-C20环烷氧基羰基、C4-C20芳氧基羰基、C2-C60烷基氨基、C6-C60环烷基氨基、C5-C60芳基氨基、C1-C40烷基氨基羰基、C4-C40环烷基氨基羰基、C4-C40芳基氨基羰基或者C1-C20酰基氨基；并且c在每次出现时独立地是0-4的整数。在一个实施方案中，至少一个CO2R5取代基优选连接在邻位上。
合适的酯取代的碳酸二芳酯的例子包括，但不限于，双(甲基水杨基)碳酸酯(CAS记录号82091-12-1)(也被公知为BMSC或者双(邻-甲氧基羰基苯基)碳酸酯)、双(乙基水杨基)碳酸酯、双(丙基水杨基)碳酸酯、双(丁基水杨基)碳酸酯、双(苄基水杨基)碳酸酯、双(甲基-4-氯水杨基)碳酸酯等。在一个实施方案中，可以将BMSC用于熔融聚碳酸酯合成。
可以将许多聚合方法用于制备聚合物，例如包含衍生自2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的结构单元的均聚碳酸酯或共聚碳酸酯，其中该2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮包含少于或等于约1,500ppm酚酞并且由HPLC分析获得的纯度为99.5-99.9％。用于制备聚碳酸酯的合适方法例如包括熔融酯交换聚合方法、界面聚合方法和双氯甲酸盐聚合方法。
本文中使用的术语“衍生自......的结构单元”当在描述由脂族二醇和芳族二羟基化合物得到的共聚碳酸酯部分的上下文中使用时，指的是这两种单体当引入聚合物时失去了它们各自的氢原子。
本文中使用的术语“活化碳酸酯”是指在相同条件下与碳酸二苯酯相比通常对芳族二羟基化合物更加活泼(动力上或热力学上)的碳酸二芳酯。活化碳酸酯通常(但不一定)是取代的碳酸二芳酯。
通常通过以下方式进行熔融酯交换聚合方法将催化剂和反应物组合物组合以形成反应混合物；并且在反应条件下将该反应混合物混合有效地制得聚碳酸酯产物的一段时间，其中该反应物组合物通常包含式(ZO)2C＝O的碳酸二酯-其中每一个Z独立地是未取代或取代的烷基或者未取代或取代的芳基，和2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，其中该2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮包含相对于所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的总重量为少于或等于约1,500ppm的酚酞，并且所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮通过HPLC分析测量的纯度为99.5％-99.9％。
在使用活化或非活化碳酸二酯通过熔融酯交换方法制备聚碳酸酯期间，基于1mol的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮或者2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮和至少一种芳族二羟基共聚单体的任意组合，碳酸二酯的数量可以占约0.8mol-约1.30mol，并且在一些实施方案中约为0.9mol-约1.2mol。
合适的熔融酯交换催化剂即聚合催化剂包括碱金属化合物、碱土金属化合物、四有机铵化合物、四有机磷鎓化合物，和包括至少一种前述催化剂的组合。
碱金属化合物或碱土金属化合物的特定例子包括碱金属和碱土金属的有机酸盐、无机酸盐、氧化物、氢氧化物、氢化物和醇盐。在一个实施方案中，该催化剂可以是式M1X1的碱金属化合物，其中M1选自锂、钠和钾；X1选自氢氧化物和OAr，其中Ar是单价芳基。
合适的碱金属化合物的例子包括，但不限于，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、羟基硼酸锂、羟基硼酸钠、苯氧基硼酸钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂，双酚A的二钠盐、二钾盐和二锂盐，以及苯酚的钠盐、钾盐、锂盐等。
碱土金属化合物的特定例子包括，但不限于，氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化锶、碳酸氢钙、碳酸氢钡、碳酸氢镁、碳酸氢锶、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锶、乙酸钙、乙酸钡、乙酸镁、乙酸锶、硬脂酸锶等。
例举的四有机铵化合物包括包含结构(IX)的化合物 其中R7-R10独立地是C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C4-C20芳基，X-是有机或无机阴离子。合适的阴离子(X-)包括氢氧化物、卤化物、羧酸根、磺酸根、硫酸根、碳酸根和碳酸氢根。在一个实施方案中，酯交换催化剂包括氢氧化四甲铵。
在仍然其他实施方案中，该催化剂是四有机磷鎓化合物。例举的季磷鎓化合物包括包含结构(X)的化合物 其中R7-R10和X-如前所述。例举的阴离子包括氢氧化物、卤化物、羧酸根、磺酸根、硫酸根、碳酸根和碳酸氢根。
在X-是多价阴离子例如碳酸根或硫酸根阴离子的情况下，理解的是结构(IX)和(X)中的正电荷和负电荷适当地平衡。例如，当结构(IX)中的R7-R10各自是甲基并且X-是碳酸根时，理解的是正如将被本领域那些技术人员知道的那样X-表示1/2(CO3-2)。
四有机铵化合物和四有机磷鎓化合物的特定例子包括，但不限于，氢氧化四甲铵、氢氧化四丁铵、氢氧化四乙基磷鎓、乙酸四丁基磷鎓、氢氧化四丁基磷鎓等。
在一个实施方案中，该催化剂包括乙酸四丁基磷鎓。在一个选择性实施方案中，该催化剂包括碱金属盐或碱土金属盐与至少一种季铵化合物、至少一种季磷鎓化合物或其混合物的混合物。例如，该催化剂可以是氢氧化钠和乙酸四丁基磷鎓的混合物。在另一个实施方案中，该催化剂是氢氧化钠和氢氧化四甲铵的混合物。
在另一个实施方案中，催化剂包括有机酸的碱土金属盐、有机酸的碱金属盐，或者包含碱土金属离子和碱金属离子的有机酸盐。还可以使用有机酸例如甲酸、乙酸、硬脂酸和亚乙基二胺四乙酸的碱金属和碱土金属盐。在一个实施方案中，催化剂包括亚乙基二胺四乙酸镁二钠(EDTA镁二钠盐)。
在仍然另一个实施方案中，催化剂包括非挥发性无机酸的盐。“非挥发性”是指所提及的化合物在环境温度和压力下不具有明显的蒸汽压。特别地，这些化合物在通常进行聚碳酸酯的熔融聚合的温度下不挥发。非挥发性酸的盐是亚磷酸的碱金属盐；亚磷酸的碱土金属盐；磷酸的碱金属盐；和磷酸的碱土金属盐。合适的非挥发性酸盐包括NaH2PO3、NaH2PO4、NaH2PO3、KH2PO4、CsH2PO4、CS2H2PO4，或其混合物。在一个实施方案中，酯交换催化剂包括非挥发性酸盐和碱性助催化剂例如碱金属氢氧化物。该概念由使用NaH2PO4和氢氧化钠的组合作为酯交换催化剂来举例说明。
可以将任一种上述催化剂作为两种或多种物质的组合使用。此外，可以将催化剂以多种形式加入。例如，可以将催化剂作为固体、作为粉末加入，或者可以将其溶于溶剂例如水或醇中。对于每mol例如精制的PPPBP和芳族二羟基化合物共聚单体的组合而言，总的催化剂组成可以约为1×10-7-约2×10-3mol，并且在其他实施方案中约为1×10-6-约4×10-4mol。
可以通过采用本领域公知的技术例如凝胶渗透色谱测量反应混合物的熔融粘度或者重均分子量来监控聚合反应的进程。这些性能可以通过采用离散的样品测量或者可以在线测量。在达到所需的熔融粘度和/或分子量之后，可以将最终的聚碳酸酯产物以固体或熔融的形式从反应器中分离。本领域技术人员将理解的是，在前述部分中描述的制备聚碳酸酯的方法可以间歇或连续的工艺进行。
在一个实施方案中，采用酚酞衍生物制备的脂族均聚碳酸酯和脂族-芳族共聚碳酸酯可以在挤出机中在一种或多种催化剂的存在下制得，其中碳酸化试剂是活性芳族碳酸酯。可以将用于聚合反应的反应物以粉末或熔融的形式送入挤出机。在一个实施方案中，在加入挤出机之前，反应物是干燥共混的。挤出机可以装有压力降低装置(例如排气口)，其用于取出活性苯酚副产物并且由此驱使聚合反应完成。除了别的因素之外，可以通过控制反应物的进料速率、挤出机的类型、挤出机螺杆设计和构型、在挤出机中的停留时间、反应温度和存在于挤出机上的压力降低技术来操纵聚碳酸酯产物的分子量。聚碳酸酯产物的分子量还可以取决于反应物(例如活性芳族碳酸酯、脂族二醇、二羟基芳族化合物和使用的催化剂)的结构。许多不同的螺杆设计和挤出机构型可商购获得，这些使用了单螺杆、双螺杆、排气口、反螺纹和正螺纹区、密封、侧流和尺寸。利用广泛公知的商业挤出机设计的原理，本领域技术人员可以进行实验来发现最好的设计。还可以使用类似于可商购获得的那些的排气式挤出机。
可以有利地将本文中披露的方法用于制备例如重均分子量(Mw)约3,000-约150,000道尔顿并且玻璃转化温度(Tg)约80℃-约300℃的PPPBP均聚碳酸酯和共聚碳酸酯。均聚碳酸酯和共聚碳酸酯的数均分子量(Mn)可以约为1,500-约75,000道尔顿。
在界面聚合方法中，在有或没有一种或多种共聚单体的情况下在酸受体和含水碱的存在下将2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮与光气反应以制备所述的聚碳酸酯。叔胺例如三烷基胺被优选用作酸受体。例举的三烷基胺是三乙胺。合适的含水碱包括，例如碱金属氢氧化物如氢氧化钠。该界面方法可用于制备包含衍生自2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的结构单元并且优选具有相对于聚苯乙烯标准物为大于约50,000的分子量的聚碳酸酯。
上述界面方法可通过中间形成的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮双氯甲酸盐而适用于制备聚碳酸酯。该方法有时被称为双氯甲酸盐聚合方法。在一个实施方案中，该方法包括将2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮和光气在有机溶剂中反应，然后在酸受体和含水碱的存在下将双氯甲酸盐与2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮或者芳族二羟基化合物反应以形成聚碳酸酯。
可以采用一个或多个反应器系统以间歇或连续的方式进行该界面聚合方法和双氯甲酸盐聚合方法。为了以连续的方式进行该方法，可以采用一个或多个连续式反应器例如管式反应器。在一个实施方案中，该连续方法包括将光气、至少一种溶剂(例如二氯甲烷)、至少一种双酚、含水碱和任选的一种或多种催化剂(例如三烷基胺)引入管式反应器系统以形成流动的反应混合物。然后使该流动的混合物通过管式反应器系统直到基本全部光气被消耗。随后将所得混合物用包含含水碱、至少一种封端剂、任选的一种或多种溶剂和至少一种催化剂的混合物处理。将由此形成的封端的聚碳酸酯连续地从管式反应器系统中取出。该方法可用于制备封端的聚碳酸酯低聚物(通常是重均分子量小于或等于10,000道尔顿的聚碳酸酯)或者重均分子量大于10,000道尔顿的聚合物。上文中所述的方法还可以通过中间形成包含双酚单氯甲酸盐或双酚双氯甲酸盐的混合物而适宜地用于例如制备封端的聚碳酸酯。
在另一个实施方案中，聚合物共混物包含前述的聚合物和至少一种热塑性聚合物。该至少一种热塑性聚合物选自乙烯基聚合物、丙烯酸系聚合物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚醚砜、聚(链烯基芳族)聚合物、聚丁二烯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氯乙烯、四氟乙烯、聚碳酸酯-聚有机硅氧烷嵌段共聚物，包含芳族酯、酯碳酸酯和碳酸酯重复单元的共聚物；和包含至少一种前述聚合物的混合物和共混物。
对于制备制品而言，上文中描述的聚合物和聚合物共混物是有价值的。在一个实施方案中，一种制品包含衍生自通过根据上述方法制备的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的结构单元的聚合物。
聚合物，特别是包含通常衍生自高纯度2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮并且特别是PPPBP的结构单元的聚碳酸酯均聚物和共聚物展现出较少可见的着色。如所指的那样，这些聚碳酸酯聚合物可用于制备具有多种有用性能，尤其是包括较少可见的颜色的制品。这些聚碳酸酯均聚物和共聚物具有高于或等于约180℃的高玻璃转化温度。这些聚碳酸酯，尤其是玻璃转化温度大于或等于约180℃的那些的其中一种独特性能是在熔融加工期间它们展现出剪切变稀性质。即是说，这些聚合物在施加的剪切下能够流动。因此，可以有利地将用于BPA聚碳酸酯的标准熔融加工装置用于制备制品。这些聚碳酸酯还具有通过百分比透光率度量的大于或等于约85％的高透明性。
还可以将本文中披露的聚碳酸酯与有效数量的一种或多种使用的选自以下物质的各种添加剂组合填料、阻燃剂、防滴剂、抗静电剂、UV稳定剂、热稳定剂、抗氧剂、增塑剂、染料、颜料、着色剂、加工助剂，和其混合物。这些添加剂它们的有效含量和结合方法是本领域公知的。添加剂的有效数量可以广泛变化，但它们通常以基于整个组合物重量为至多约50wt％或更多的量存在。尤其优选的添加剂包括受阻酚、硫化合物和衍生自各种脂肪酸的酰胺。基于组合物的总重量，这些添加剂的优选量通常为至多约2％的总的组合重量。
实施例在以下实施例中，使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱测量分子量。借助于差示扫描量热法通过在氮气下在10℃-20℃/每分钟的速率下将样品加热而测量聚碳酸酯的玻璃转化温度。在3mm厚度的装饰板上和在0.2mm厚度的薄膜上采用ASTM D1925测试方法测量黄度指数。通过由1.1g聚碳酸酯于约10ml氯仿中的溶液流延而在陪替氏培养皿中制得薄膜。
通常通过使用溶于约10ml甲醇中的约50mg样品的溶液来进行HPLC分析。HPLC仪器装有保持在40℃温度下的C18(反相)柱，和能够在230nm波长下检测组分的紫外线检测器。使用变化的相对比例的甲醇和水的溶剂混合物。流动速率保持在1ml/每分钟下。由在色谱中检测的每一个峰的面积值除以得自于检测的所有峰的总面积而计算面积百分比分析结果。为了测量重量百分比分析结果，首先形成PPPBP和酚酞的校正曲线。然后使用这些校正曲线计算样品中给定的组分的重量百分比。
通过核磁共振技术测量的加合物组成表明2mol苯胺加入到1molPPPBP中。在25mg加合物于1mL丙酮d6的样品浓度下，将全部的1H NMR光谱记录在400MHz傅立叶转换NMR分光计上。
所有的熔融酯交换聚合使用碳酸二苯酯进行。通过采用合适的含水氢氧化钠和25wt％含水氢氧化四甲铵的储备溶液的等分试样制备用于所有聚合过程的催化剂。通过以下方式制备模制品首先采用25mm ZSK双螺杆挤出机制备模制组合物的片料，随后采用合模容量为60吨、螺杆直径为25mm并且注射量为58g聚苯乙烯的L&T DEMAG 60模塑机注塑。
实施例1在该实施例中制备由苯胺和PPPBP组成的加合物、将粗制的PPPBP分离，并且然后精制。
在搅拌下将苯胺(340毫升(ml))和浓HCl(52ml，35％浓度)的混合物加热至回流。通过与苯胺(约20ml)形成共沸混合物而将水完全除去。然后将混合物冷却至145℃并且加入酚酞(式(III)，R2＝H)80克(g)。在氮气下将反应混合物保持在145℃下26小时。然后在搅拌下在145℃下将反应混合物用碳酸氢钠(56g)中和0.5小时，并且将苯胺盐酸盐分解。将中和期间形成的氯化钠和未反应的碳酸氢钠滤出。将甲苯(550ml)加入滤液并且将反应物质冷却至室温。将沉淀的固体滤出并且用100ml甲苯清洗。在室温(24℃)下将湿滤饼干燥至恒重，得到称重约139g的干燥产物(即粗制的加合物)。将该粗制的加合物(139g)溶于氢氧化钠溶液(450ml，4wt％，以于水中的体积计)、加热至60℃，并且将甲苯(200ml)加入该溶液。将混合物搅拌并且将甲苯层从水层中分离。将水层用8g活性炭处理、过滤并且用水(150ml)清洗。将如此获得的清澈碱性溶液用于80ml水中的浓HCl(40ml)中和。将产物滤出，用水清洗以得到约7的中性pH，并且在112℃下干燥至74g的恒重。然后将以上产物(74g)悬浮于甲醇(360ml)中并且回流1小时。将过滤的固体分离、用甲醇(70ml)清洗并且在烘箱中在80℃下干燥至68.56g的恒重，以提供通过HPLC分析发现PPPBP纯度为99.86％的最终产物。分离的产物的产率为理论的69-70％。结果示于表1中。
图1说明了苯胺的1H NMR光谱。苯胺的芳族质子即10个质子提供了在δ6.5-δ7.15区域中的信号。图2说明了粗制的PPPBP的1H NMR光谱。PPPBP的芳族质子提供了在δ6.7-δ7.9区域中的信号。图3说明了PPPBP-苯胺加合物的1H NMR。由该加合物的芳族质子提供的信号处于δ6.7-7.95下。在图1中在δ6.5-δ7.15下由游离苯胺提供的信号转移到δ7.35-δ7.65的区域。观察到的该化学位移差异可以归因于苯胺环质子由于氢键的去屏蔽效应。这可能是由于在PPPBP的-OH基团的氢与苯胺的-NH2基团的氮之间的氢键。除此之外，图3中1H质子信号的积分计算出有27个环质子，这表示1mol PPPBP(17个环质子)+2mol苯胺(10个环质子)。
实施例2.在该实施例中，根据实施例1制备加合物，其中使用的苯胺的数量为310mL结果示于表1中。
实施例3.在该实施例中，首先将粗制的酚酞产物分离，然后通过加合物形成而精制。
在该实施例中，在搅拌下将苯胺(133毫升(ml))和浓HCl(26ml，35％浓度)的混合物加热至回流。通过与苯胺形成共沸混合物而将水完全除去。大约有13ml苯胺与水共沸馏出。然后将混合物冷却至145℃并且加入酚酞40克(g)。在氮气下将反应混合物保持在145℃下25小时。在搅拌下在145℃下通过加入碳酸氢钠(28g)将反应混合物中和0.5小时，并且将苯胺盐酸盐分解。将中和反应中形成的氯化钠和未反应的碳酸氢钠滤出。将甲苯(220ml)加入滤液并且将反应物质冷却至室温(24℃)。将沉淀的固体滤出并且在60-80℃下用100ml甲苯和100ml石油醚清洗。将湿滤饼在烘箱中在80℃下干燥至恒重以提供49g产物，通过HPLC分析发现该产物的PPPBP纯度为97.91％，酚酞为1.76％，并且杂质含量为0.18％。
在150℃下将粗制产物(45)溶于苯胺(120ml)中，然后冷却至室温(24℃)。1天之后产物沉淀出来。再将整个物质在室温下保持静止1天。将分离的固体(加合物)过滤，并且用250ml甲苯清洗以获得称重为54g的固体。将滤液保持在室温下1天，将第二批分离的固体过滤并且用100ml甲苯清洗以得到另外的10g加合物。将合并的加合物64g悬浮于250ml甲醇中回流约30分钟，并且冷却至室温。将分离的固体过滤，并且用100ml甲醇清洗。该固体的干重为31.9g，具有99.87％的纯度、0.12％的杂质和未测出含量的酚酞。
比较例1.在该实施例中，采用现有技术方法分离PPPBP产物。
该现有技术方法包括在氮气下在约180℃-约185℃的温度下将酚酞(20克(g))、苯胺盐酸盐(20g)和60ml苯胺的混合物回流5小时。然后将该深色溶液搅拌到100g冰和70g浓缩HCl的混合物中。将紫色晶体颜色的产物滤出并且用水清洗。然后将晶体溶于冰冷的10％氢氧化钠溶液中。将溶液用0.2g活性炭处理，然后过滤。通过将浓HCl滴加到搅拌的批料中，颜色变成亮粉红色，然后变成纯白色的pH为3-4的浓浆。然后将沉淀的酚酞-酰替苯胺(phenolphthalein anilide)用水洗至中性，并且在真空下在70℃下干燥。粗制的晶体的熔点为288-291℃，产率为79％。由乙醇两次重结晶，随后在真空下在150℃下将晶体干燥得到产物。结果示于表1中。
表1
*将PPPBP分离然后通过加合物形成而精制。
表1清楚地说明，通过加合物形成的PPPBP精制提供了在PPPBP产物中存在的未反应的酚酞和杂质的显著减少。
实施例5该实施例描述了使用47wt％碳酸二苯酯和53wt％由75wt％BPA和25wt％根据实施例1、2和比较例1制备的PPPBP组成的单体混合物制备聚碳酸酯共聚物的熔融酯交换方法。通过该方法制备的聚碳酸酯的分子量和通过该聚碳酸酯的溶液流延制备的薄膜的YI示于表2中。
将玻璃聚合反应器通过将该反应器浸入含有1M盐酸水溶液的浴液中而钝化。在24小时后，将反应器用软化水并且最终用去离子水彻底清洗以确保所有微量的酸和其他杂质被除去。然后将反应器彻底干燥并且装入合适数量的精制PPPBP单体或者包含精制PPPBP和碳酸二苯酯单体的单体混合物。然后将反应器安置在聚合组件上并且检测以确保不存在泄漏。然后使用注射器将如上制备的催化剂溶液(2.5×10-4mol含水氢氧化四甲铵和5×10-6mol含水氢氧化钠)引入反应器。然后采用真空源将反应器内的气氛排空并且用氮气吹扫。将该循环重复3次，之后将反应器的内容物加热以使单体混合物熔融。当混合物的温度到达约180℃-约190℃时，开启反应器中的搅拌器并且调节至约40-约80转/每分钟(rpm)以确保全部固体物质完全熔融-该过程通常占用约15-约20分钟。随后将反应混合物加热至约230℃的温度，同时使用真空源将反应器内的压力调节至约170毫巴。将该温度-压力-时间状况表示为P1。在该条件下将反应物质搅拌约1小时之后，将反应温度升至约270℃同时将压力重新调节至约20毫巴。在保持于被表示为P2的该条件下约30分钟之后，将反应混合物的温度升至300℃同时将压力降至小于或等于约1毫巴。在保持于被表示为P3的该条件下约30分钟之后，将反应混合物的温度升至300℃同时将压力降至小于或等于约1毫巴。在保持于被表示为P4的该条件下约30分钟之后，将反应混合物的温度升至约315℃同时将压力降至小于或等于约1毫巴。在被表示为P5的这些条件下使反应进行约10分钟-约20分钟之后，将反应器内的压力带至大气压并且将反应器排气以释放任何过量的压力。通过在反应器的底部打开玻璃喷嘴并且收集材料而完成产物分离。在产物具有非常高的分子量的情况下，通过用氮气将反应器加压使热的熔融聚合物落下。
表2
表2清楚地说明酚酞衍生物纯度的提高直接影响了分子量。使用通过本文中描述的加合物形成方法制得的PPPBP观察到Mw增加约2倍。
尽管已经参照优选实施方案描述了本披露内容，但本领域那些技术人员将理解的是可以作出各种改变并且可以将等价物代替其的要素，只要不偏离本披露内容的范围。另外，可以作出许多改进以使特定的情形或材料适应于本披露内容的教导，只要不偏离其的实质范围。因此，旨在使本披露内容不限于作为实施本发明所构思的最好方式而披露的特定实施方案，但本披露内容将包括落入附属的权利要求书范围内的所有实施方案。
权利要求
1.一种制备式(I)的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的方法， 所述方法包括(A)将包含以下物质的反应混合物加热，并形成所述的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，(i)式(II)的伯烃基胺 (ii)式(III)的酚酞化合物 其中R1选自氢和烃基，R2选自氢、烃基和卤素，R3选自氢和烃基；(B)形成所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮和所述伯烃基胺的加合物；(C)将所述加合物沉淀；和(D)将所述加合物分解以制得所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮。
2.权利要求1的方法，其中步骤(A)在酸催化剂的存在下进行。
3.权利要求1的方法，其中通过在步骤(A)中使用过量的所述伯烃基胺进行加热以原位形成所述加合物而将步骤(A)和(B)同时进行。
4.权利要求1的方法，其中在步骤(A)之后并且在步骤(B)之前将2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮以粗制的形式分离，并且步骤(B)通过将2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮进一步与另外数量的伯烃基胺反应而进行。
5.权利要求1的方法，其进一步包括在将所述加合物沉淀之前将反应混合物中和，其中中和包括将碱加入该反应混合物。
6.权利要求1的方法，其中通过将至少3mol伯烃基胺加入反应混合物来进行所述步骤(B)。
7.权利要求4的方法，其中将所述粗制的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮与至少2mol伯烃基胺反应。
8.权利要求1的方法，其中将加合物分解的所述步骤(D)包括加热所述加合物和脂族醇。
9.权利要求8的方法，其中所述脂族醇包括甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇，或者至少一种前述脂族醇的混合物。
10.权利要求1的方法，其中将加合物分解的所述步骤(D)包括以下步骤将所述沉淀的加合物溶解于含水碱中以提供第一溶液；将该第一溶液与水不混溶的芳族烃溶剂混合以形成水层和有机层；将水层用固体吸附剂处理以提供第二溶液；和将含水酸加入该第二溶液以沉淀出所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮。
11.权利要求10的方法，其中所述第一溶液与芳族烃溶剂的所述混合进行至少两次。
12.权利要求10的方法，其中所述含水碱包括选自以下物质的添加剂碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。
13.权利要求1的方法，其中步骤(D)进一步包括以下步骤加热所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮和脂族醇。
14.权利要求13的方法，其中所述脂族醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇，和包含至少一种前述脂族醇的混合物。
15.权利要求2的方法，其中所述酸催化剂选自取代或未取代的脂族胺盐酸盐、芳族胺盐酸盐，和前述胺盐酸盐的混合物。
16.权利要求1的方法，其中将反应混合物加热的所述步骤(A)在140℃-185℃的温度下进行。
17.权利要求1的方法，其中将反应混合物加热的所述步骤(A)在140℃-150℃的温度下进行。
18.权利要求1的方法，其中将反应混合物加热的所述步骤(A)进一步包括将包含水的蒸馏物除去。
19.权利要求1的方法，其中将反应混合物加热的所述步骤(A)的持续时间为4小时-48小时。
20.权利要求1的方法，其中将反应混合物加热的所述步骤(A)的持续时间为22小时-30小时。
21.权利要求1的方法，其中所述水不混溶的芳族烃溶剂包括选自以下物质的溶剂甲苯、同分异构的二甲苯或其混合物、氯苯和均三甲苯。
22.权利要求1的方法，其中所述的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮是2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮。
23.权利要求22的方法，其中基于2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的总重量，所述的2-苯基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮包含少于或等于1,500ppm的酚酞。
24.一种包含由根据权利要求1的方法制备的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮衍生的结构单元的聚合物组合物。
25.权利要求24的聚合物组合物，其中所述聚合物选自聚碳酸酯的均聚物和共聚物、聚酯碳酸酯、聚酯、聚酯酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚、聚醚砜、聚碳酸酯-聚有机硅氧烷嵌段共聚物，包含芳族酯、酯碳酸酯和碳酸酯重复单元的共聚物；和聚醚酮。
26.一种包含至少一种热塑性聚合物和权利要求25的聚碳酸酯的聚合物共混物。
27.权利要求26的聚合物共混物，其中所述至少一种热塑性聚合物选自乙烯基聚合物、丙烯酸系聚合物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚醚砜、聚(链烯基芳族)聚合物、聚丁二烯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氯乙烯、四氟乙烯、聚碳酸酯-聚有机硅氧烷嵌段共聚物，包含芳族酯、酯碳酸酯和碳酸酯重复单元混合物的共聚物；和包含至少一种前述聚合物的共混物。
28.一种包含权利要求24的聚合物组合物的制品。
29.一种制备2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的方法，其包括将包含酚酞化合物、伯芳族胺和氯化氢流体的反应混合物加热以形成加合物；将所述混合物用碳酸氢钠中和；通过将芳族烃加入该反应混合物而将2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和伯芳族胺的所述加合物沉淀；和将所述加合物和醇加热以制得所述的2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮。
30.一种制备2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的方法，其包括将包含酚酞化合物、伯芳族胺和氯化氢流体的反应混合物加热以形成加合物；将所述混合物用碳酸氢钠中和；通过将芳族烃加入该反应混合物而将2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和伯芳族胺的所述加合物沉淀；将所述加合物溶解于碱金属氢氧化物水溶液中以提供第一溶液；加入含水酸以沉淀出2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮；和将所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮和醇加热以制得精制的2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮。
31.权利要求29的方法，其中相对于所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的总重量，所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮包含少于或等于约1,500ppm的酚酞。
32.权利要求30的方法，其中相对于所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮的总重量，所述2-烃基-3，3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮包含少于或等于约1,500ppm的酚酞。
33.一种制备包含由根据权利要求1的方法制备的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮衍生的结构单元的聚碳酸酯的方法，其中该方法选自熔融酯交换聚合方法和界面聚合方法。
34.权利要求33的方法，其中所述熔融酯交换聚合包括形成包含聚合催化剂和反应物组合物的反应混合物，其中该反应物组合物包含碳酸二酯和2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，其中该碳酸二酯具有结构式(ZO)2C＝O，其中每一个Z独立地是未取代或取代的烷基，或者未取代或取代的芳基；和在反应条件下将该反应混合物混合有效地制得聚碳酸酯产物的一段时间。
35.权利要求34的方法，其中碳酸二酯包括碳酸双甲基水杨酯或碳酸二苯酯。
36.权利要求33的方法，其中所述界面聚合方法包括在有机溶剂中将光气与包含权利要求1的所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮的单体混合物反应，以形成2-烃基-3，3-双{(4-氯甲酰基)芳基}苯并吡咯酮；和在酸受体和含水碱的存在下将所述2-烃基-3，3-双{(4-氯甲酰基)芳基}苯并吡咯酮与芳族二羟基化合物或者所述2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮反应。
37.权利要求33的方法，其中所述界面聚合方法包括将光气、至少一种溶剂、至少一种双酚、苛性物质和任选的一种或多种催化剂引入管式反应器系统，由此形成流动的反应混合物；使所述流动的反应混合物通过所述管式反应器系统直到基本全部光气被消耗；将苛性物质、至少一种封端剂和至少一种催化剂引入其中基本全部光气被消耗的所述流动的反应混合物，以形成封端的聚碳酸酯；和将所述封端的聚碳酸酯从所述反应器系统中取出。
38.一种包含根据权利要求33的方法制备的聚碳酸酯的制品。
39.根据权利要求1的方法制备的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，其酚酞含量小于或等于1,500ppm。
40.根据权利要求1的方法制备的2-烃基-3，3-双(4-羟基芳基)苯并吡咯酮，其通过高性能液相色谱测量的纯度为99.5％-99.9％。
全文摘要
本文中披露了一种制备2－烃基－3，3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮的方法。该方法包括形成包含至少一种取代或未取代的酚酞化合物、至少一种取代或未取代的伯烃基胺和酸催化剂的反应混合物；和将该反应混合物加热以形成2－烃基－3，3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮。通过在第一个加热步骤中使用过量的伯烃基胺，或者通过在该加热步骤之后将粗制的2－烃基－3，3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮分离并且然后将其与另外数量的伯烃基胺反应而形成2－烃基－3，3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮的加合物。该2－烃基－3，3－双(4－羟基芳基)苯并吡咯酮具有式Ⅰ，其中R
文档编号C08G64/12GK1976900SQ200580021720
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月22日 优先权日2004年6月28日
发明者维诺德·K·赖, 拉德哈克里什纳·S·阿拉卡利 申请人:通用电气公司