JP2003137988A - Method for selective production of polyester - Google Patents

Method for selective production of polyester

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JP2003137988A
JP2003137988A JP2001336380A JP2001336380A JP2003137988A JP 2003137988 A JP2003137988 A JP 2003137988A JP 2001336380 A JP2001336380 A JP 2001336380A JP 2001336380 A JP2001336380 A JP 2001336380A JP 2003137988 A JP2003137988 A JP 2003137988A
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carbon monoxide
polyester
propylene oxide
reaction
transition metal
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Kotaro Kosakata
耕太郎 小坂田
Daisuke Takeuchi
大介 竹内
Yoshihiko Sakaguchi
善彦 坂口
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Maruzen Petrochemical Co Ltd
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Maruzen Petrochemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for efficiently producing an alternating polyester copolymer under mild conditions in the reaction to polymerize propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex. SOLUTION: The method for the selective production of a polyester comprises the polymerization of propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex catalyst and an additive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、交互共重合体であ
るポリエステルの製造方法に関するものである。更に詳
しくは、遷移金属錯体触媒及び添加剤の存在下に、プロ
ピレンオキシドと一酸化炭素とを原料とし、実質的にラ
クトンを生成させずポリエステルの製造することのでき
るポリエステルの選択的製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polyester which is an alternating copolymer. More specifically, the present invention relates to a method for selectively producing a polyester, which is capable of producing a polyester from propylene oxide and carbon monoxide as raw materials in the presence of a transition metal complex catalyst and an additive without substantially producing a lactone. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、エポキシドと一酸化炭素を遷
移金属錯体触媒の存在下で反応させて、ラクトン、ある
いはポリエステルを製造する方法はいくつか知られてい
る。例えば、コバルトアセチルアセトナート/トリエチ
ルアルミを触媒とするプロピレンオキシドと一酸化炭素
の共重合させる製造方法(Makromol. Che
m. 1965, 89, 263.)や、コバルトカルボニ
ル錯体とオニウム塩あるいはアルカリ金属ハライドの存
在下に酸化エチレンと一酸化炭素とを共重合して、β−
ラクトンポリマーを製造する方法(GB−102057
5)が提案されている。これらの方法は、いずれの場合
も10MPa以上の一酸化炭素が必要であり、実施に当
たっては、製造設備上の課題があった。
2. Description of the Related Art Heretofore, there have been known several methods for producing a lactone or polyester by reacting an epoxide with carbon monoxide in the presence of a transition metal complex catalyst. For example, a production method of copolymerizing propylene oxide and carbon monoxide using cobalt acetylacetonate / triethylaluminum as a catalyst (Makromol.
m. 1965, 89, 263.), or by copolymerizing ethylene oxide and carbon monoxide in the presence of a cobalt carbonyl complex and an onium salt or an alkali metal halide to give β-
Method for producing lactone polymer (GB-102057
5) is proposed. In any of these methods, carbon monoxide of 10 MPa or more is required, and there was a problem in manufacturing equipment when carrying out the method.

【0003】更に、エポキシドと一酸化炭素をコバルト
カルボニル錯体と水酸基含有ピリジン誘導体(ヒドロキ
シピリジン)の存在下、高温、高圧の条件で反応させ、
ラクトンを経由して、開環重合することによりβ−ラク
トンポリマーが生成する方法(EP−0577206)
が提案されている。
Furthermore, epoxide and carbon monoxide are reacted in the presence of a cobalt carbonyl complex and a hydroxyl group-containing pyridine derivative (hydroxypyridine) under conditions of high temperature and high pressure,
Method for producing β-lactone polymer by ring-opening polymerization via lactone (EP-0577206)
Is proposed.

【0004】一方、プロピレンオキシドと一酸化炭素を
コバルトカルボニル錯体/3−ヒドロキシピリジン系触
媒の存在下に反応させた場合は、ラクトン生成量が15
%(ポリエステルが75%)と少なく、また、ラクトン
類を原料に用いても同一反応条件下ではポリエステルの
生成量は著しく低いこと等(J. Org. Chem.2
001, 66, 5424)も報告されている。
On the other hand, when propylene oxide and carbon monoxide are reacted in the presence of a cobalt carbonyl complex / 3-hydroxypyridine catalyst, the amount of lactone produced is 15
% (Polyester is 75%), and the amount of polyester produced is extremely low under the same reaction conditions even when lactones are used as raw materials (J. Org. Chem. 2).
001, 66, 5424) has also been reported.

【0005】[0005]

【発明の解決しようとする課題】ポリエステルは、高分
子工業分野において重要な基礎原料であり、これを容易
にしかも効率的に製造することが強く求められている。
従って、本発明は、上記のような遷移金属錯体の存在下
にプロピレンオキシドと一酸化炭素を重合させる反応に
おいて、緩和な条件で効率的に交互共重合体、すなわち
ポリエステルを製造するための技術を提供することをそ
の課題とするものである。
Polyester is an important basic raw material in the field of polymer industry, and there is a strong demand for easy and efficient production thereof.
Therefore, the present invention provides a technique for efficiently producing an alternating copolymer, that is, polyester under mild conditions in a reaction of polymerizing propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex as described above. The challenge is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、遷移金属錯体触媒下
に、一定の添加剤を存在させ、プロピレンオキシドと一
酸化炭素を共重合せしめれば、ラクトンを実質的に生成
することなく目的とするポリエステルを選択的に製造で
きること見い出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors copolymerized propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a certain additive under a transition metal complex catalyst. The present invention has been completed by finding that the desired polyester can be selectively produced without producing lactone substantially.

【0007】すなわち、本発明は、遷移金属錯体触媒及
び添加剤の存在下、プロピレンオキシドと一酸化炭素と
を重合させることを特徴とするポリエステルの選択的製
造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides a method for selectively producing a polyester, which comprises polymerizing propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex catalyst and an additive.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の遷移金属錯体を一成分と
する触媒によるプロピレンオキシドと一酸化炭素との共
重合反応によるポリエステルの製造方法について、更に
詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a polyester by the copolymerization reaction of propylene oxide and carbon monoxide with a catalyst containing the transition metal complex as a component of the present invention will be described in more detail.

【0009】本発明において、プロピレンオキシドと一
酸化炭素を重合させるために用いる遷移金属錯体触媒と
しては、ジコバルトオクタカルボニル、コバルトアセチ
ルアセトナート等のコバルト錯体、トリルテニウムドデ
カカルボニル等のルテニウム媒体、ヘキサロジウムヘキ
サデカカルボニル等のロジウム錯体、窒素原子配位子含
有パラジウム錯体、リン元素配位子含有パラジムウム錯
体等のパラジウム錯体、等があげられるが、最も好まし
くはコバルト錯体である。
In the present invention, the transition metal complex catalyst used for polymerizing propylene oxide and carbon monoxide includes a cobalt complex such as dicobalt octacarbonyl and cobalt acetylacetonate, a ruthenium medium such as triruthenium dodecacarbonyl, and hexa hexa Examples thereof include rhodium complexes such as rhodium hexadecacarbonyl, palladium complexes containing a nitrogen atom ligand, palladium complexes such as a palladium element ligand-containing palladium complex, and the like, with a cobalt complex being most preferred.

【0010】一方上記の重合に用いる添加剤としては、
銀トリフレート、銀ヘキサフルオロホスフェート等の金
属塩、ドデカカルボニルルテニウム等のカルボニル錯
体、ヒドロキシピリジン誘導体、エタノールアミン、ト
リエチルアミン等の窒素原子含有化合物のいずれでも良
いが、特に、エタノールアミンが好ましい。
On the other hand, as the additive used for the above polymerization,
Any of metal salts such as silver triflate and silver hexafluorophosphate, carbonyl complexes such as dodecacarbonylruthenium, hydroxypyridine derivatives, and nitrogen atom-containing compounds such as ethanolamine and triethylamine may be used, and ethanolamine is particularly preferable.

【0011】また、上記の重合に用いる溶媒としては、
ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物、ジエチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒、塩化メチレ
ン等のハロゲン化溶媒、水のいずれかを単独、もしくは
混合溶媒として使用することができる。このうち、特
に、テトラヒドロフラン(THF)が好ましい。
The solvent used for the above polymerization is
Either an aromatic compound such as benzene or toluene, an ether solvent such as diethyl ether, tetrahydrofuran (THF) or diethylene glycol dimethyl ether, a halogenated solvent such as methylene chloride, or water can be used alone or as a mixed solvent. Of these, tetrahydrofuran (THF) is particularly preferable.

【0012】本発明で使用される原料は、プロピレンオ
キシドと一酸化炭素である。ここで用いる一酸化炭素の
圧力は、0.1〜10MPa程度の範囲であり、この範
囲であればいずれも十分に反応は進行するが、特に、5
MPa程度が好ましい。
The raw materials used in the present invention are propylene oxide and carbon monoxide. The pressure of carbon monoxide used here is in the range of about 0.1 to 10 MPa, and if the pressure is in this range, the reaction proceeds sufficiently, but
About MPa is preferable.

【0013】更に、本発明の重合反応における温度は、
室温〜150℃程度の範囲であり、この範囲で反応は進
行するが、特に、75℃程度が好ましい。
Further, the temperature in the polymerization reaction of the present invention is
The temperature is in the range of room temperature to about 150 ° C., and the reaction proceeds in this range, but about 75 ° C. is particularly preferable.

【0014】上記の重合反応は、例えば、ステンレス製
オートクレーブ等の反応装置を用いて進行させることが
できる。この反応は、具体的には、プロピレンオキサイ
ド100モルに対し、100から1000モル程度の一
酸化炭素、0.2から10モル程度の遷移金属錯体触媒
及び0.06から100モル程度の添加剤を使用するこ
とにより実施される。このうち、プロピレンオキサイド
は、適当な溶媒と共に、反応系に導入することが好まし
く、また、一酸化炭素は、加圧状態で反応系に導入する
ことが好ましい。なお、反応に先立ち、反応容器は一酸
化炭素雰囲気としておくことが好ましい。
The above polymerization reaction can be carried out using a reaction apparatus such as a stainless steel autoclave. Specifically, this reaction is carried out by adding 100 to 1000 mol of carbon monoxide, 0.2 to 10 mol of transition metal complex catalyst, and 0.06 to 100 mol of additive to 100 mol of propylene oxide. It is carried out by using. Of these, propylene oxide is preferably introduced into the reaction system together with a suitable solvent, and carbon monoxide is preferably introduced into the reaction system under pressure. Prior to the reaction, the reaction vessel is preferably kept in a carbon monoxide atmosphere.

【0015】上記した本発明の製造方法で得られる反応
生成物は、後記する機器分析の結果から明らかなように
ほぼ純粋なポリエステルであり、β−ブチロラクトンは
実質的に含まれていなかった。
The reaction product obtained by the above-mentioned production method of the present invention is a substantially pure polyester, as is apparent from the results of instrumental analysis described later, and contains substantially no β-butyrolactone.

【0016】[0016]

【実施例】以下に実施例により更に本発明を更に詳しく
説明するが、本発明はこれら実施例により何ら制約され
るものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0017】実 施 例 1 ジコバルトオクタカルボニル 0.34g(1.00mm
ol)と3−ヒドロキシピリジン 0.19g(2.00
mmol)の入った50mlステンレス製オートクレー
ブに、一酸化炭素雰囲気下、THF 5.0mlとプロピ
レンオキシド2.9g(50mmol)を添加し、一酸
化炭素加圧下(5.0MPa)、75℃にて4時間攪拌
した。メタノールを添加して反応を停止し、反応溶液に
金属吸着剤(約5g)を添加して12時間静置した後、
濾過し、濾液を濃縮、更に、減圧乾燥することにより褐
色の油状物質 2.1g(収率49%)を得た。
Example 1 Dicobalt octacarbonyl 0.34 g (1.00 mm
ol) and 3-hydroxypyridine 0.19 g (2.00
mmol) in a 50 ml stainless steel autoclave, under a carbon monoxide atmosphere, 5.0 ml of THF and 2.9 g (50 mmol) of propylene oxide were added, and carbon monoxide was pressurized (5.0 MPa) at 75 ° C. for 4 hours. Stir for hours. Methanol was added to stop the reaction, a metal adsorbent (about 5 g) was added to the reaction solution, and the mixture was left standing for 12 hours.
After filtration, the filtrate was concentrated, and further dried under reduced pressure to obtain 2.1 g (yield 49%) of a brown oily substance.

【0018】反応生成物の1H及び13C核磁気共鳴吸収
(NMR)スペクトルをそれぞれ図1及び図2に示す
が、これから得られた物質はポリエステルであり、β−
ブチロラクトンの生成は認められないことが明らかにな
った。また、濃縮、乾固時に留去した蒸留物の中にもラ
クトンは認められていなかった。このポリエステルは、
Mnが1300、Mw/Mnが1.99であった。
The 1 H and 13 C nuclear magnetic resonance absorption (NMR) spectra of the reaction products are shown in FIGS. 1 and 2, respectively, and the substance obtained therefrom is polyester and β-
It was revealed that the formation of butyrolactone was not observed. Further, no lactone was found in the distillate distilled off during concentration and drying. This polyester is
Mn was 1300 and Mw / Mn was 1.99.

【0019】実 施 例 2 ジコバルトオクタカルボニル 0.34g(1.00mm
ol)とエタノールアミン 0.12g(2.00mmo
l)の入った50mlステンレス製オートクレーブに、
一酸化炭素雰囲気下、THF 5.0mlとプロピレンオ
キシド 2.9g(50.0mmol)を添加し、一酸化
炭素加圧下(5.0MPa)、75℃にて20時間攪拌
した。メタノールを添加して反応を停止し、反応溶液に
金属吸着剤(約5g)を添加して12時間静置した後、
濾過し、濾液を濃縮、更に、減圧乾燥することにより褐
色の油状物質を得た。
Example 2 Dicobalt octacarbonyl 0.34 g (1.00 mm)
ol) and ethanolamine 0.12 g (2.00 mmo
l) in a 50 ml stainless steel autoclave,
Under a carbon monoxide atmosphere, 5.0 ml of THF and 2.9 g (50.0 mmol) of propylene oxide were added, and the mixture was stirred at 75 ° C. for 20 hours under pressure of carbon monoxide (5.0 MPa). Methanol was added to stop the reaction, a metal adsorbent (about 5 g) was added to the reaction solution, and the mixture was left standing for 12 hours.
After filtration, the filtrate was concentrated and further dried under reduced pressure to obtain a brown oily substance.

【0020】得られた物質(ポリエステル)の収量は
2.0g(収率47%)であり、このもののMnは11
00、Mw/Mnは1.39であった。
The yield of the obtained substance (polyester) was 2.0 g (yield 47%), and the Mn of this substance was 11
00 and Mw / Mn were 1.39.

【0021】実 施 例 3 ジコバルトオクタカルボニル 0.10g(0.30mm
ol)とトリルテニウムドデカカルボニル 0.064g
(0.10mmol)の入った50mlステンレス製オ
ートクレーブに、一酸化炭素雰囲気下、THF 2.0m
lとプロピレンオキシド 0.58g(10.0mmo
l)を添加し、一酸化炭素加圧下(5.0MPa)、7
5℃にて20時間攪拌した。メタノールを添加して反応
を停止し、反応溶液に金属吸着剤(約5g)を添加して
12時間静置した後、濾過し、濾液を濃縮、更に、減圧
乾燥することにより褐色の油状物質を得た。
Example 3 Dicobalt octacarbonyl 0.10 g (0.30 mm)
ol) and triruthenium dodecacarbonyl 0.064g
In a 50 ml stainless steel autoclave containing (0.10 mmol), under a carbon monoxide atmosphere, THF 2.0 m
1 and propylene oxide 0.58 g (10.0 mmo
l) was added, and under pressure of carbon monoxide (5.0 MPa), 7
The mixture was stirred at 5 ° C for 20 hours. Methanol was added to stop the reaction, a metal adsorbent (about 5 g) was added to the reaction solution, and the mixture was allowed to stand for 12 hours, filtered, and the filtrate was concentrated and dried under reduced pressure to give a brown oily substance. Obtained.

【0022】得られた物質(ポリエステル)の収量は
0.70g(収率81%)であり、このもののMnは1
500、Mw/Mnは1.69であった。
The yield of the obtained substance (polyester) was 0.70 g (yield 81%), and the Mn of this substance was 1
500 and Mw / Mn were 1.69.

【0023】実 施 例 4 ヘキサロジウムヘキサデカカルボニル 0.053g
(0.05mmol)の入った50mlステンレス製オ
ートクレーブに、一酸化炭素雰囲気下、ベンゼン2.5
ml、水 4.0ml、トリエチルアミン 8.0ml及び
プロピレンオキシド 0.29g(5.0mmol)を添
加し、一酸化炭素加圧下(5.0MPa)、75℃にて
20時間攪拌した。メタノールを添加して反応を停止
し、反応溶液に金属吸着剤(約5g)を添加して12時
間静置した後、濾過し、有機相をクロロホルムで抽出し
た後、溶媒を留去し、減圧乾燥することにより淡黄色の
油状物質を得た。
Example 4 Hexalhodium hexadecacarbonyl 0.053 g
In a 50 ml stainless steel autoclave containing (0.05 mmol), benzene 2.5 in a carbon monoxide atmosphere.
ml, water 4.0 ml, triethylamine 8.0 ml and propylene oxide 0.29 g (5.0 mmol) were added, and the mixture was stirred at 75 ° C. for 20 hours under carbon monoxide pressure (5.0 MPa). The reaction was stopped by adding methanol, the metal adsorbent (about 5 g) was added to the reaction solution, and the mixture was left standing for 12 hours, then filtered, the organic phase was extracted with chloroform, the solvent was distilled off, and the pressure was reduced. A light yellow oily substance was obtained by drying.

【0024】得られた物質(ポリエステル)の収量は
0.14g(収率35%)であり、Mnは700、二峰
性であった。
The yield of the obtained substance (polyester) was 0.14 g (yield 35%), Mn was 700, and it was bimodal.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明方法によれば、遷移金属錯体触媒
存在下にプロピレンオキシドと一酸化炭素との共重合さ
せることにより、ラクトンを実質的に生成させることな
く、しかも実用的な圧力のもとで効率的にポリエステル
を得ることが可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, by copolymerizing propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex catalyst, lactone is not substantially formed, and a practical pressure is maintained. With, it becomes possible to efficiently obtain polyester.

【0026】従って、本発明は、ポリエステルの工業的
製造方法として利用しうるものである。
Therefore, the present invention can be used as an industrial production method of polyester.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例1で得られた反応生成物の 1H−NM
Rスペクトルを示す図面である。
FIG. 1 1 H-NM of the reaction product obtained in Example 1.
It is drawing which shows R spectrum.

【図2】 実施例1で得られた反応生成物の 13C−N
MRスペクトルを示す図面である。以 上
FIG. 2 13 C—N of the reaction product obtained in Example 1
It is a figure which shows MR spectrum. that's all

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 善彦 神奈川県横浜市青葉区松風台1−27−203 Fターム(参考) 4J029 AA01 AB04 BE03 BE07 JC021 JC071 JF571 JF581    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshihiko Sakaguchi             1-27-203 Matsufudai, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 4J029 AA01 AB04 BE03 BE07 JC021                       JC071 JF571 JF581

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遷移金属錯体触媒及び添加剤の存在下、
プロピレンオキシドと一酸化炭素とを重合させることを
特徴とするポリエステルの選択的製造方法。
1. In the presence of a transition metal complex catalyst and an additive,
A method for selectively producing a polyester, which comprises polymerizing propylene oxide and carbon monoxide.
【請求項2】 遷移金属錯体触媒がコバルトカルボニル
錯体である請求項1記載のポリエステルの選択的製造方
法。
2. The method for selectively producing a polyester according to claim 1, wherein the transition metal complex catalyst is a cobalt carbonyl complex.
【請求項3】 添加剤が金属塩、遷移金属カルボニル錯
体もしくは窒素原子含有化合物である請求項1記載のポ
リエステルの選択的製造方法。
3. The method for selectively producing a polyester according to claim 1, wherein the additive is a metal salt, a transition metal carbonyl complex or a nitrogen atom-containing compound.
【請求項4】 添加剤がルテニウムカルボニル錯体もし
くはエタノールアミンである請求項1記載のポリエステ
ルの選択的製造方法。
4. The method for selectively producing a polyester according to claim 1, wherein the additive is a ruthenium carbonyl complex or ethanolamine.
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