[发明专利]催化剂、其制备方法和使用其从碳酸二烷基酯制备芳族碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂、用于制备催化剂的方法、以及利用催化剂从碳酸二烷基酯制备芳族碳酸酯的方法。更具体地说，本发明涉及利用具有特定结构的催化剂来高产率制备芳族碳酸酯的方法。 

背景技术

芳族碳酸酯是可用于制备聚碳酸酯的单体并且已进行许多研究来开发其制备方法。常规地，在有碱存在的条件下，通过苯酚和光气的光气化来制备芳族碳酸酯。然而，这种方法使用了有毒的光气并且必须处理作为副产物产生的中性盐。 

因此，已进行了各种尝试以开发在没有光气的条件下来制备芳族碳酸酯的方法。例如，通过利用一氧化碳对芳族醇进行氧化羰基化来制备芳族碳酸酯的方法是已知的。这种方法是不利的：反应速率和收率较低，而不论使用有机金属化合物如钯、锰、钴等作为催化剂；存在爆炸的危险，这是由于使用一氧化碳和氧气的气体混合物；以及该方法使用有毒的一氧化碳。 

为了解决这样的缺点，已开发了苯酚和脂族碳酸酯如碳酸二甲酯的酯交换来产生芳族碳酸酯。通常在有催化剂存在的条件下进行酯交换，例如，PbO、TiX₄（X=烷氧基或芳氧基）、SnR₂(OPh)₂（R=烷基）等。然而，PbO具有高稳定性但低催化活性，从而引起明显较低的反应速率。TiX₄和 SnR₂(OPh)₂具有比PbO更高的活性，但具有不足的活性并产生大量的作为副产物的醚。 

因此，需要一种高产率、低反应温度并使用碳酸二烷基酯而不是一氧化碳作为起始原料的方法来制备芳族碳酸酯。 

发明内容

本发明提供了在低反应温度下在短时间内利用碳酸二烷基酯而不是一氧化碳作为反应物来高产率地制备芳族碳酸酯的方法。该方法可以确保较高的催化活性和选择性以加速碳酸二烷基酯的酯化（酯交换），同时减少醚的附带产生（相比于相关领域中的催化剂），从而能够有效制备碳酸二芳酯。 

本发明的一个方面涉及用于合成芳族碳酸酯的催化剂。该催化剂具有化学式1的单元结构： 

[化学式1] 

[Sn(R₁)(OR₂)O]_n

其中R₁是C1-C5烷基，R₂是取代或未取代的苯基，以及n是1至10的整数。 

在一种实施方式中，R₁可以是甲基、乙基、丙基或丁基，以及R₂可以是苯基。 

优选地，催化剂可以包括由化学式1a至1c表示的有机锡化合物的至少一种： 

[化学式1a] 

[化学式1b] 

以及 

[化学式1c] 

其中R₁和R₂与在化学式1中所定义的相同。 

本发明的另一个方面涉及制备用于合成芳族碳酸酯的催化剂的方法。在一种实施方式中，该方法可以包括使由化学式2表示的催化剂前体与R₂OH反应，其中R₂是取代或未取代的苯基。 

[化学式2] 

R₁Sn(＝O)(OH)·xH₂O 

其中R₁是C1-C5烷基以及x为0至5。 

该方法可以进一步包括从反应物中除去未反应的R₂OH。 

本发明的进一步方面涉及从碳酸二烷基酯来制备芳族碳酸酯的方法。在一种实施方式中，该方法可以包括在有用于合成芳族碳酸酯的催化剂存在的条件下使芳族羟基化合物与碳酸二烷基酯反应。 

在一种实施方式中，基于1摩尔的碳酸二烷基酯，催化剂的用量可以为1.0×10^-5摩尔至1.0×10^-2摩尔。 

优选地，可以在150°C至280°C的温度下进行反应。 

芳族羟基化合物可以由化学式3表示： 

[化学式3] 

Ar-OH， 

其中Ar是取代或未取代的芳基。 

碳酸二烷基酯可以由化学式4表示： 

[化学式4] 

其中R₃和R₄各自独立地为C1-C6烷基。