PL215377B1 - Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu - Google Patents

Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu

Info

Publication number
PL215377B1
PL215377B1 PL387300A PL38730009A PL215377B1 PL 215377 B1 PL215377 B1 PL 215377B1 PL 387300 A PL387300 A PL 387300A PL 38730009 A PL38730009 A PL 38730009A PL 215377 B1 PL215377 B1 PL 215377B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carbonate
methanol
carried out
diols
oligocarbonate
Prior art date
Application number
PL387300A
Other languages
English (en)
Other versions
PL387300A1 (pl
Inventor
Gabriel Rokicki
Karolina Tomczyk
Paweł Parzuchowski
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL387300A priority Critical patent/PL215377B1/pl
Publication of PL387300A1 publication Critical patent/PL387300A1/pl
Publication of PL215377B1 publication Critical patent/PL215377B1/pl

Links

Landscapes

  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu.
Znane są metody otrzymywania oligowęglanodioli metodą kondensacyjną z 1,6-heksanodiolu oraz fosgenu (Macromolecules, 25, 5369 (1992)). Wadą tej metody jest operowanie silnie toksycznym fosgenem oraz generowanie uciążliwych dla środowiska chlorków. Innym znanym sposobem otrzymywania oligowęglanodioli jest kopolimeryzacja oksiranów z dwutlenkiem węgla w obecności katalizatorów koordynacyjnych (Macromol. Chem. Phys., 195, 401 (1994)). Przy użyciu katalizatorów cynkoi glinoorganicznych reakcja dwutlenku węgla z oksiranami zachodzi z utworzeniem wielkocząsteczkowego poliwęglanu alifatycznego. W procesie tym powstaje także pewna ilość cyklicznego produktu (Makromol. Chem., 178, 2747 (1977)). Aby zmniejszyć masę molową poliwęglanów alifatycznych poddaje się je reakcji transestryfikacji z 1,4-butanodiolem lub 1,6-heksanodiolem (Polymer, 41, 8531 (2000); Polimery 37, 15 (1992)). Wadą tej metody, w przypadku stosowania poliwęglanu propylenu), jest tworzenie się pewnej ilości oligomerów zakończonych mniej reaktywnymi drugorzędowymi grupami hydroksylowymi. Znany jest również sposób wytwarzania oligowęglanodioli w reakcji transestryfikacji cyklicznych węglanów pięcioczłonowych z diolami. Wadą tej metody jest towarzysząca tej reakcji dekarboksylacja, w wyniku której otrzymuje się oligomery, zawierające wiązania eterowe oraz małe masy molowe oligomerów. Alifatyczne oligowęglanodiole można także otrzymać metodą polikondensacji węglanu propylenu z α,ω-diolami (Polymer, 43, 2927 (2002)). Podczas tego procesu występują problemy związane z całkowitym usunięciem katalizatora cynowego.
Inną znaną metodą otrzymywania oligowęglanodioli jest polimeryzacja z otwarciem pierścienia węglanu trimetylenu oraz neopentylu w obecności cynkowych i glinowych katalizatorów koordynacyjnych (Macromol. Rapid Commun., 25, 517 (2004)). Metoda ta ograniczyła stopień dekarboksylacji do 4%mol., ale jej całkowicie nie wykluczyła. Znana jest też metoda wykorzystania węglanu dimetylu w reakcji z diolami, w wyniku której otrzymano oligowęglanodiole bez jednostek eterowych w swojej strukturze (Polymer, 36, 4851 (1995)). Jednakże ten sposób postępowania może prowadzić do niecałkowitego usunięcia metanolu i powstawania końcowych grup metylowęglanowych. Dodatkowo wynikały problemy związanie z prowadzeniem procesu. Ze względu na lotność węglanu dimetylu i tworzenie azeotropu z metanolem nie jest możliwe zachowanie zadanego stosunku molowego substratów, warunkującego otrzymanie pożądanej masy molowej oligowęglanodiolu.
Sposób według wynalazku pozwala na uniknięcie wyżej wymienionych trudności, a dodatkowo umożliwia łatwą kontrolę masy molowej oligowęglanodioli oraz powstrzymuje sublimację substratów. Produkt nie posiada w swojej strukturze ugrupowań eterowych ani innych grup końcowych poza hydroksylowymi.
Sposób wytwarzania oligowęglanodioli o masie molowej w zakresie od 1000 do 3000 g/mol według wynalazku jest dwuetapowy. Na pierwszym etapie wytwarza się małocząsteczkowy półprodukt, składający się z bis(metylowęglanu)dialkilenu i jego wyższych homologów, w reakcji diolu zawierającego od 4 do 12 atomów węgla z węglanem dimetylu użytym w dziesięciokrotnym nadmiarze. Na drugim etapie do utworzonego półproduktu dodaje się odpowiednią ilość tego samego lub innego diolu zawierającego od 4 do 12 atomów węgla oraz substancję pomocniczą i prowadzi się polikondensację, usuwając metanol jako produkt uboczny. Obydwa etapy procesu prowadzi się w obecności katalizatora zasadowego.
Jako substancję pomocniczą stosuje się rozpuszczalnik, który nie tworzy azeotropu z metanolem, charakteryzuje się wyższą od metanolu temperaturą wrzenia i rozpuszcza się w mieszaninie reakcyjnej.
Korzystnie jako substancję pomocniczą stosuje się dioksan, eter dimetylowy glikolu etylenowego, eter dimetylowy glikolu dietylenowego.
Korzystnie jako katalizator stosuje się węglany i wodorowęglany metali pierwszej i drugiej grupy układu okresowego, korzystnie węglan potasu, węglan sodu, wodorowęglan sodu i węglan wapnia.
Jako produkt reakcji otrzymuje się oligowęglanodiole bez ugrupowań eterowych podatnych na utlenianie oraz zawierające wyłącznie hydroksylowe grupy końcowe w makrocząsteczkach. Zastosowanie dwuetapowej syntezy oligowęglanodioli zapewnia możliwość kontroli ich masy molowej, a użycie substancji pomocniczej zapobiega sublimacji substratów oraz ułatwia odbieranie metanolu jako małocząsteczkowego produktu reakcji polikondensacji.
Dwuetapowa procedura otrzymywania oligowęglanodioli jest korzystna ze względu na łatwość prowadzenia procesu i możliwość regulowania masy molowej oligomeru. Wynika to z faktu, że węglan
PL 215 377 B1 dimetylu tworzy azeotrop z metanolem, co powoduje trudności z zachowaniem stechiometrii i, w związku z tym, z utrzymaniem wyjściowej proporcji substratów przez cały czas kondensacji, warunkującej otrzymanie oligowęglanodioli o ustalonej masie molowej. Dlatego też najpierw otrzymuje się półprodukt w postaci bis(metylowęglanu)dialkilenu i jego wyższych homologów w reakcji diolu z nadmiarem węglanu di metylu. W reakcji półproduktu z diolem tworzy się jako produkt uboczny metanol, który nie współdestyluje z substratem i tym samym nie zakłóca planowanej stechiometrii monomerów.
Okazało się, że decydujący wpływ na wytwarzanie oligowęglanodioli z wyłącznie hydroksylowymi grupami końcowymi ma obecność w układzie reakcyjnym substancji pomocniczej, która nie tworzy azeotropu z metanolem, charakteryzuje się wyższą od metanolu temperaturą wrzenia i rozpuszcza się w mieszaninie reakcyjnej. Obecność takiej substancji ogranicza sublimację substratów mogącą zmienić stosunek molowy monomerów, ułatwia kontrolę masy molowej oligowęglanodiolu oraz ułatwia odbieranie metanolu jako małocząsteczkowego produktu reakcji polikondensacji.
Jest to szczególnie ważne, ponieważ trudności z wydestylowaniem metanolu z lepkiego układu ostatecznie prowadzą do powstawania końcowych grup metylowęglanowych. Obecność substancji pomocniczej dodatkowo ułatwia mieszanie i doprowadzenie ciepła ze względu na obniżenie lepkości, szczególnie w końcowej fazie procesu.
Polikondensacja prowadzona jest w obecności nietoksycznego katalizatora jakim jest węglan potasu. Otrzymane oligowęglanodiole mają postać białego, woskowatego ciała stałego. Dzięki dużej swobodzie konformacyjnej cząsteczki, alifatyczny oligowęglanodiol (podobnie jak oligoeter, czy oligoester) może stanowić elastyczny segment elastomerów poliuretanowych. Oligowęglanodiole są bardziej odporne na działanie czynników utleniających niż polieterole, dzięki czemu można wykorzystać je jako surowiec do syntezy poliuretanów, które znalazły zastosowanie w medycynie, m.in. do wykonania sztucznego serca.
Sposób według wynalazku pozwala otrzymać oligowęglanodiole o zaplanowanych wcześniej masach molowych, posiadających wyłącznie hydroksylowe grupy końcowe oraz nie zawierające ugrupowań eterowych w swojej makrocząsteczce.
Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I 3
W reaktorze pojemności 1000 cm3 zaopatrzonym w mieszadło, termometr, kolumnę Vigroux oraz nasadkę destylacyjną umieszczono 59 g 1,6-heksanodiolu, 450,5 g węglanu dimetylu oraz jako katalizator użyto 1 g węglanu potasu. Mieszaninę ogrzewano w temperaturze wrzenia przez 2 godziny, a następnie powoli oddestylowywano metanol, tworzący się w wyniku reakcji. Nadmiar węglanu dimetylu oddestylowano pod zmniejszonym ciśnieniem. Produktem tego etapu był bis(metylowęglan) 1
1,6-heksanodiolu oraz dimer w ilości 9%mol. wyliczonej na podstawie widma 1H NMR. Na drugim eta3 pie w reaktorze pojemności 100 cm3 zaopatrzonym w mieszadło, termometr, wkraplacz oraz nasadkę destylacyjną umieszczono 25,000 g bis(metylowęglanu) 1,6-heksanodiolu, otrzymanego w poprzed3 nim etapie, 12,146 g 1,6-heksanodiolu, 18 cm3 dioksanu oraz węglan potasu w ilości 0,4 g. Mieszaninę ogrzewano początkowo w temperaturze 110°C, a w końcowym etapie reakcji w 155°C. Syntezę prowadzono przez 5 godzin oddestylowując metanol. Przebieg reakcji kontrolowano wykonując pomiary współczynnika załamania światła destylatu. Pod zmniejszonym ciśnieniem (5 mmHg) w temperaturze 155°C oddestylowano całkowicie dioksan w ciągu 2 godzin. Do mieszaniny poreakcyjnej do3 dano 50 cm3 chlorku metylenu i zobojętniono zawartość 3% kwasem solnym. Następnie przemywano oligomer wodą destylowaną aż przewodnictwo fazy wodnej osiągnęło wartość 30 μS. Z fazy organicz1 nej oddestylowano całkowicie chlorek metylenu. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 2000. Otrzymany produkt wykorzystano do otrzymywania poli(uretano-moczników), które charakteryzowały się wytrzymałością na zerwanie 45 MPa.
P r z y k ł a d II
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do I przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 12,491 g 1,6-heksanodiolu, 1,25 g węglanu potasu oraz eter 1 dimetylowy glikolu etylenowego jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 3000.
P r z y k ł a d III
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do I przykładu, z tym, że na drugim etapie zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,10-dekanodiol w ilości 22,628 g, 0,17 g węglanu wapnia oraz eter dimetylowy glikolu dietylenowego jako substancję pomocniczą. Na podsta1 wie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 1000.
PL 215 377 B1
P r z y k ł a d IV
Proces otrzymywania diwęglanu prowadzono analogicznie do I przykładu z tym, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,10-dekanodiol w ilości 87 g oraz zamiast węglanu potasu użyto węglan sodu w ilości 0,82 g. Produktem tego etapu był bis(metylowęglan) 1,10-dekanodiolu oraz dimer w ilości 1
4%mol. wyliczonej na podstawie widma 1H NMR. Proces otrzymywania oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do I przykładu z taką różnicą, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,10-dekanodiol w ilości
15,913 g 1,0,37 g węglanu sodu oraz eter dimetylowy glikolu etylenowego jako substancję pomocni1 czą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 2000.
P r z y k ł a d V
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do IV przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 15,510 g 1,10-dekanodiolu, 0,19 g węglanu wapnia oraz diok1 san jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 3000.
P r z y k ł a d VI
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do IV przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 15,675 g 1,10-dekanodiolu, 1,20 g węglanu sodu oraz eter 1 dimetylowy glikolu dietylenowego jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 2500.
P r z y k ł a d VII
Proces otrzymywania diwęglanu prowadzono analogicznie do I przykładu z tym, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,4-butanodiol w ilości 45 g oraz zamiast węglanu potasu użyto wodorowęglanu sodu w ilości 0,76 g. Produktem tego etapu był bis(metylowęglan) 1,4-butanodiolu oraz dimer w ilości 1
5%mol. wyliczonej na podstawie widma 1H NMR. Proces otrzymywania oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do I przykładu z taką różnicą, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,4-butanodiol w ilości
11,591 g, 0,21 g wodorowęglanu sodu oraz eter dimetylowy glikolu etylenowego jako substancję po1 mocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 1000. P r z y k ł a d VIII
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do VII przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 11,171 g 1,4-butanodiolu, 0,68 g wodorowęglanu sodu oraz 1 eter dimetylowy glikolu dietylenowego jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 2000.
P r z y k ł a d IX
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do VII przykładu, z tym, że na drugim etapie zamiast 1,4-butanodiolu użyto 1,6-heksanodiol w ilości 16,001 g, 1
0,40 g węglanu sodu oraz dioksan jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 1500.
P r z y k ł a d X
Proces otrzymywania diwęglanu prowadzono analogicznie do I przykładu z tym, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,12-dodekanodiol w ilości 101 g oraz zamiast węglanu potasu użyto węglanu wapnia w ilości 0,51 g. Produktem tego etapu był bis(metylowęglan) 1,12-dodekanodiolu oraz dimer 1 w ilości 7%mol. wyliczonej na podstawie widma 1H NMR. Proces otrzymywania oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do I przykładu z taką różnicą, że zamiast 1,6-heksanodiolu użyto 1,12-dodekanodiol w ilości 16,220 g, 0,18 g węglanu wapnia oraz eter dimetylowy glikolu dietylenowego 1 jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 3000.
P r z y k ł a d XI
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do X przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 17,162 g 1,12-dodekanodiolu, 0,21 g wodorowęglanu sodu 1 oraz eter dimetylowy glikolu etylenowego jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 1500.
P r z y k ł a d XII
Proces otrzymywania diwęglanu oraz oligowęglanodiolu prowadzono analogicznie do X przykładu, z tym, że na drugim etapie użyto 16,420 g 1,12-dodekanodiolu, 0,49 g węglanu potasu oraz 1 dioksan jako substancję pomocniczą. Na podstawie widma 1H NMR określono masę molową oligowęglanodiolu wynoszącą 2500.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób wytwarzania oligowęglanodioli o masie molowej od 1000 do 3000 g/mol w reakcji węglanu dimetylu z diolami, znamienny tym, że na pierwszym etapie wytwarza się małocząsteczkowy półprodukt, składający się z bis(metylowęglanu)dialkilenu i jego wyższych homologów, w reakcji diolu zawierającego od 4 do 12 atomów węgla z węglanem dimetylu użytym w dziesięciokrotnym nadmiarze, a na drugim etapie do utworzonego półproduktu dodaje się odpowiednią ilość tego samego lub innego diolu zawierającego od 4 do 12 atomów węgla oraz substancję pomocniczą, którą stanowi rozpuszczalnik, który nie tworzy azeotropu z metanolem, charakteryzuje się wyższą od metanolu temperaturą wrzenia i rozpuszcza się w mieszaninie reakcyjnej i prowadzi się polikondensację, usuwając metanol jako produkt uboczny, przy czym proces prowadzi się w obecności katalizatora zasadowego.
2. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako substancję pomocniczą stosuje się dioksan, eter dimetylowy glikolu etylenowego, eter dimetylowy glikolu dietylenowego.
3. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się węglany i wodorowęglany metali pierwszej i drugiej grupy układu okresowego.
4. Sposób według zastrz.
5, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się węglan potasu, węglan sodu, wodorowęglan sodu i węglan wapnia.
PL387300A 2009-02-18 2009-02-18 Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu PL215377B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387300A PL215377B1 (pl) 2009-02-18 2009-02-18 Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387300A PL215377B1 (pl) 2009-02-18 2009-02-18 Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL387300A1 PL387300A1 (pl) 2010-08-30
PL215377B1 true PL215377B1 (pl) 2013-11-29

Family

ID=42679602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL387300A PL215377B1 (pl) 2009-02-18 2009-02-18 Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL215377B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL387300A1 (pl) 2010-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4997461B2 (ja) ポリカーボネートの製造方法及びポリカーボネート
KR101326916B1 (ko) 고분자량의 지방족 폴리카보네이트 공중합체 및 이의 제조 방법
JP3399465B2 (ja) イソソルビドをコモノマーとして含有させたポリエステルおよびそれの製造方法
KR102747154B1 (ko) 폴리(알킬렌 카보네이트) 중합체의 말단 그룹 이성질체화
Kuran et al. New route to oligocarbonate diols suitable for the synthesis of polyurethane elastomers
Siragusa et al. Access to biorenewable and CO2-based polycarbonates from exovinylene cyclic carbonates
US9260562B2 (en) Method for producing polycarbonate polyols by the immortal polymerization of cyclic carbonates
Pawłowski et al. Synthesis of oligocarbonate diols from ethylene carbonate and aliphatic diols catalyzed by alkali metal salts
JP4584622B2 (ja) 脂肪族オリゴカーボネートポリオールの調製用触媒としてのイッテルビウム(iii)アセチルアセトネート
CN101155852B (zh) 具有脂环结构的聚碳酸酯二醇聚合物及其制备方法
DeRosa et al. Step-Growth polyesters with biobased (R)-1, 3-Butanediol
Vogelzang et al. Biobased high-performance polyesters: Synthesis and thermal properties of poly (isoidide furanoate) and co-polyesters
JP7839113B2 (ja) 規定の比率の様々なジオールからなるポリエステルカーボネート
Huan et al. Effect of oligo (ethylene glycol) length on properties of poly (oligoethylene glycol terephthalate) s and their cyclic oligomers
JP2010536993A (ja) エポキシドおよび環状無水物の共重合
CN110072909B (zh) 制备具有低反应性的脂族和/或脂环族聚碳酸酯多元醇的方法
JP2011505466A (ja) トリメチレンカーボネートおよびポリ(トリメチレンエーテル)グリコールを含むコポリマー
More et al. Aliphatic polycarbonates and poly (ester carbonate) s from fatty acid derived monomers
Tomczyk et al. Synthesis of oligocarbonate diols from a" green monomer"-dimethyl carbonate-as soft segments for poly (urethane-urea) elastomers
KR102286854B1 (ko) 언하이드로헥시톨계 폴리카보네이트 디올을 함유한 열가소성 폴리에테르 에스테르 엘라스토머 및 이의 제조 방법
PL215377B1 (pl) Sposób wytwarzania oligowęglanodioli z węglanu dimetylu
JP2013108074A (ja) 環状アルキレン基を有するポリアルキレンカーボネートジオール及びその共重合体並びにそれらの製造方法
EP2942362B1 (en) High-molecular weight aliphatic polycarbonate prepared using base catalyst
JP2023529826A (ja) 脂環式二酸、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール、及び更なる脂肪族ジヒドロキシ化合物からのポリエステルカーボネート
JP2023529859A (ja) 脂環式二酸、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール、及び特定量の追加の脂肪族ジヒドロキシ化合物を基礎とするポリエステルカーボネート