3,3,5-三甲基环己叉基双酚(BP-TMC)的制备方法与流程

文档序号:26001366发布日期:2021-07-23 21:18阅读:312来源:国知局

本发明涉及3,3,5-三甲基环己叉基双酚(3,3,5-trimethylcyclohexylidenebisphenol)的制备。特别地,本发明涉及在气态酸性催化剂存在下由3,3,5-三甲基环己酮和苯酚制备3,3,5-三甲基环己叉基双酚。该制备包括第一干燥步骤和第二干燥步骤,其中在第二干燥步骤中,与第一干燥步骤相比,温度升高,或者在第二干燥步骤中,与第一干燥步骤相比,压力降低,或者在第二干燥步骤中,与第一干燥步骤(d1)相比,温度升高且压力降低。

在反应容器中在气态酸性催化剂存在下由3,3,5-三甲基环己酮(下文称为tmc-酮)作为第一反应物和苯酚作为第二反应物制备3,3,5-三甲基环己叉基双酚(下文也称为bp-tmc)本身是已知的。

基本上,反应如下进行:

ep0995737a1已经公开了在酸性催化剂存在下由tmc和苯酚制备bp-tmc。ep0995737a1也提到了将所得反应产物干燥,但没有公开其任何细节。

ep1277723a1也已经公开了在酸性催化剂存在下由tmc和苯酚制备bp-tmc。同样,ep1277723a1提到了将所得反应产物干燥。然而,ep1277723a1也没有公开任何关于反应产物干燥的细节。

根据ep1277723a1,bp-tmc可以以bp-tmc-苯酚-加合物中间体(intermittent)的晶体形式获得。ep1277723a1的内容通过引用并入本说明书。

在bp-tmc的工业生产方法中,这些晶体包含60至70重量%的bp-tmc和30至40重量%的苯酚;这些晶体也可包含非常低量(尤其是少于1000ppm)的不可避免的杂质。这些不可避免的杂质是由例如反应物和催化剂引入的。本领域技术人员知道所有主要不可避免的杂质的类型和量。然后通过干燥以包含至少99重量%、优选至少99.5重量%、最优选至少99.9重量%的bp-tmc以及小于或等于1000ppm、优选小于或等于300ppm、最优选小于或等于200ppm的苯酚的晶体形式获得bp-tmc。bp-tmc的量加上苯酚的量加上不可避免的杂质的量总是总计100重量%。在干燥过程中,苯酚蒸发。

然而,纯bp-tmc在大气压力(1013.25毫巴)下的熔点为210℃,且bp-tmc的热稳定性要求干燥温度低于200℃以避免bp-tmc在干燥过程中降解。bp-tmc的降解导致最终产物具有更多杂质和差的晶体结构,其难以运输和难以用于进一步的方法中,例如在相界面法中使用bp-tmc和光气制备聚碳酸酯,或者在使用碳酸二苯酯的熔融酯交换中使用bp-tmc制备聚碳酸酯。

因此,无法使包括在bp-tmc的工业生产方法中获得的包含bp-tmc的晶体的整个配置(settingup)在干燥过程中保持处于液态。在干燥过程中晶体的苯酚含量降低。技术上,期望使包括包含bp-tmc的晶体的整个配置在干燥过程中保持处于液态,因为这将促进干燥,尤其是将加速干燥。然而,由于上述原因,这是不可能的。因此,需要在干燥器中进行处于固态的包含bp-tmc的晶体的干燥。在常规干燥器例如旋转干燥器中干燥的过程中,出现的问题是由于干燥器内部体积中的大量苯酚(来自从bp-tmc-苯酚-加合物的晶体中的蒸发),热能的输入必须非常高以保持温度足够高以便实现苯酚从bp-tmc-苯酚-加合物的晶体中的适当蒸发。这转而导致干燥器内壁的温度必须高到使与干燥器内壁接触的包含bp-tmc的晶体变成液体的情况。这同样导致晶体的形态变化,即差的晶体结构,或甚至导致bp-tmc的降解。

由于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚a,bpa)在大气压力(1013.25毫巴)下具有较低的熔点(约155℃),因此当bpa转变为液态时不存在分解的问题。因此,干燥bpa的方法不能用于干燥bp-tmc。

为了克服上述问题,根据现有技术,将分批式干燥器用于包括包含bp-tmc的晶体的干燥配置。这些分批式干燥器随时间改变温度,因此可以避免这个问题。然而,由于分批式干燥器不连续工作,导致大的缓冲体积(buffervolumes),并且它们需要额外的处理步骤,因此操作起来更昂贵。

根据现有技术(例如ep1318132a1)的另一种解决方案是在重结晶步骤中使用不与苯酚和bp-tmc混合的溶剂。这将从加合物中除去苯酚并在这种溶剂中形成bptmc晶体。由于这些bp-tmc晶体不再是bp-tmc与苯酚之间的加合物的一部分,这些晶体的熔点高得多,导致没有晶体的相变,这是由于除去这种溶剂所需的温度升高。然而,这也将导致在最终产物中存在痕量的这种溶剂。这些痕量的溶剂是不利的,因为它们可能例如干扰由bp-tmc和光气或者由bp-tmc和碳酸二苯酯得到的聚碳酸酯的制备。

还可以使用水洗步骤从加合物中除去苯酚并在干燥步骤中除去水。然而,将会需要大量的水消耗以便能够除去所需的苯酚,并且将会有显著更高的能量消耗以蒸发水。

因此,目前无法在连续固体干燥方法中进行干燥以获得具有低苯酚含量,尤其是具有小于1000ppm、优选小于300ppm、最优选小于200ppm的苯酚含量的bp-tmc晶体。

因此,本发明的目的是克服现有技术的缺点。

特别地,本发明的目的是提供制备纯度为至少99重量%的bp-tmc的方法,该方法包括连续进行的干燥步骤。

令人惊讶的是,该目的通过权利要求1的主题实现。优选的实施方案可以在从属权利要求中找到。

特别地,该目的通过以下实现:

制备包含小于1000ppm的苯酚的bp-tmc的方法,所述方法包括以下步骤:

(a)在酸性催化剂存在下使tmc-酮与苯酚反应,得到包含bp-tmc-苯酚-加合物形式的bp-tmc和水的产物混合物,

(b)从产物混合物中分离bp-tmc-苯酚-加合物,

其中所述方法还包括以下步骤:

(d)通过以下步骤从bp-tmc-苯酚-加合物中除去苯酚

(d1)在小于或等于160℃、更优选小于或等于145℃的温度和200毫巴至20毫巴、优选50至25毫巴的绝对压力下干燥bp-tmc-苯酚-加合物,直到获得包含bp-tmc-苯酚-加合物和bp-tmc的中间产物混合物,该中间产物混合物具有低于10重量%的苯酚浓度,和

(d2)在150℃至180℃的温度和小于50毫巴、优选小于25毫巴、更优选小于20毫巴的绝对压力下干燥由步骤(d1)获得的中间产物混合物,其中在步骤(d2)中,与步骤(d1)相比,温度升高,或者在步骤(d2)中,与步骤(d1)相比,压力降低,或者在步骤(d2)中,与步骤(d1)相比,温度升高且压力降低。

在步骤(d1)中,晶体的初始苯酚浓度为至少50重量%,然后降低至低于10重量%的值。

优选地,在步骤(d1)中,温度为高于或等于135℃且低于或等于160℃、更优选高于或等于135℃且低于或等于145℃。

优选地,在步骤(d2)中,温度比步骤(d1)中的温度高至少20℃。

进一步优选地,在步骤(d2)中,压力比步骤(d1)中的压力低至少10毫巴。

进一步优选地,在步骤(b)中,bp-tmc-苯酚-加合物以包含bp-tmc和苯酚的晶体形式获得。

在步骤(d)完成后,获得晶体形式的bp-tmc。

进一步优选地,步骤(d1)或(d2)中的至少一个在旋转干燥器中进行。

进一步优选地,在不存在除苯酚之外的任何有机溶剂的情况下,从bp-tmc-苯酚-加合物晶体中除去苯酚。

进一步优选地,在步骤(d1)或(d2)过程中,bp-tmc-苯酚-加合物和bp-tmc均未熔融,即在步骤(d1)或(d2)过程中,bp-tmc-苯酚-加合物和bp-tmc都是晶体。

进一步优选地,在步骤(d2)中获得的bp-tmc具有小于1000ppm、优选小于300ppm、更优选小于200ppm、最优选小于150ppm的苯酚含量。

进一步优选地,步骤(d1)和(d2)连续进行。

进一步优选地,在步骤(d1)中,晶体的苯酚浓度降低至低于5重量%。

进一步优选地,在步骤(a)中,气态酸性催化剂包括氯化氢和硫化氢。优选地,气态酸性催化剂是氯化氢和硫化氢的混合物。

进一步优选地,在步骤(b)中,bp-tmc-苯酚-加合物通过以下步骤分离

(b1)通过蒸馏除去催化剂和水,

(b2)从蒸馏残余物中结晶bp-tmc-苯酚-加合物,和

(b3)通过过滤分离bp-tmc-苯酚-加合物。

进一步优选地,所述方法还包括以下步骤

(c)从液体苯酚中重结晶在步骤(b)中获得的bp-tmc-苯酚-加合物晶体。

进一步优选地,将在步骤(d2)中获得的3,3,5-三甲基环己叉基双酚的20至60重量%、优选30至50重量%的量引导回到步骤(d1)。

根据本发明的方法提供了纯度为至少99重量%的bp-tmc,其具有小于1000ppm、优选小于300ppm、最优选小于200ppm的苯酚含量。由于bp-tmc-苯酚-加合物和bp-tmc均未熔融的事实,因此既不发生晶体的形态变化,也不发生bp-tmc的降解。通过根据本发明的方法获得的晶体也表现出良好的晶体结构。因此,所述bp-tmc可以在无需进一步预处理的情况下用于制备聚碳酸酯。

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