SK42394A3 - Method of gaining of dimethylester 4,4'-biphenyl-dicarboxylic acid - Google Patents

Description

Spôsob získavania dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získavania dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej zo zvyškov z výroby dimetyltereftalátu.

Doterajší stav techniky

Dimetyltereftalát (DTM) je velkopriemyselne vyrábaný cenný východiskový materiál, ktorý sa v širokom meradle používa na výrobu polyesterových vláken. Získava sa katalytickou oxidáciou xylénu, reakciou surovej oxidačnej zmesi s metylalkoholom a nasledujúcou frakcionovanou destiláciou takto vyrobeného surového dimetyltereftalátu.

Pri uvedenej destilácii zostáva v destilačnej nádobe tmavý viskózny zvyšok, ktorý sa musí likvidovať, čo sa dosial vykonávalo spalovaním.

Pre odborníkov je známe, že tento destilačný zvyšok predstavuje komplexnú zmes rôznych vedlajších produktov z produkcie dimetyltereftalátu, ktorý typicky obsahuje 0,5 až 10% hmotnostných dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej . Metylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej je prítomný aj v iných produkčných postranných prúdoch zo zariadení na výrobu dimetyltereftalátu (napríklad destilát z metanolýzy) taktiež v podobných podieloch.

V US-A-3 277 153 je opísaný spôsob získavania metylesteru kyselín difenylpolykarboxylových vedia dimetylesteru kyseliny

3,4-benzokumarín-dikarboxylovej z destilačných zvyškov, vznikajúcich pri výrobe dimetyltereftalátu. Pri tomto spôsobe sa destilačný zvyšok, z ktorého boli oddelené všetky podiely dimetylesteru kyseliny tereftalovej, prípadne izoftalovej, destiláciou za zníženého v metylalkohole alebo xyléne, získaný číry roztok sa zbaví tlaku, digeruje za horúca

Nerozpustné podiely sa oddelia, rozpúšťadla a získaný extrakt sa známym spôsobom spracuje na chemicky jednotné látky.

pretože ako je v tejto čisteného dimetylesteru potrebná viacnásobná

Tento spôsob je značne nákladný», publikácii opísané, je na izoláciu kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej kryštalizácia z rôznych rozpúšťadiel. Ďalej sa spravidla v takto získaných produktoch nachádzajú zvyšky oxidačných katalyzátorov.

V DE-A-23 10 824 je opísaný spôsob izolácie dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej zo zvyškov z výroby dimetyltereftalátu destiláciou a kryštalizáciou po obligatorickom tepelnom spracovaní. Pri tom sa vychádza z toho, že bez tohto tepelného spracovania vzniká veíké množstvo nežiaducich zlúčenín, takže izolácia čistého dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylove j je ťažká.

Výrazná nevýhoda tohto spôsobu spočíva v tom, že potom získaný dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej je znečistený asi 9 % hmotnostnými trimetyl-2,4',5-bifenyl-trikarboxylátu. Táto nečistota je pri výrobe polyesterov značne škodlivá, pretože už v stopách vedie k rozvetveniu a zosieteniu a preto je potom polymér nepoužiteíný. Táto nečistota sa musí odstrániť opakovaným spracovaním rozpúšťadlom, pričom sa musí zvoliť vždy veími nevýhodný kompromis medzi stratou substancie a čistotou.

Dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej je cenný východiskový materiál pre syntézy a môže slúžiť napríklad aj pri výrobe polyesterov ako modifikačné činidlo na cielené ovplyvnenie profilu vlastností týchto polymérov a tým aj ako východiskový materiál pre polyestery so zlepšenými vlastnosťami alebo pre z nich vytvorené tvarové diely, obzvlášť pre z nich vyrobené vlákna, fólie alebo tvarové diely, vyrobené termoplastickým spracovaním.

Pre výrobu polyestérov je rozhodujúce použitie surovín s vysokou čistotou, pretože v opačnom prípade sa nemôžu dosiahnuť dostatočne vysoké molekulárne hmotnosti a dochádza k nežiaducemu vetveniu a zosietovaniu.

Dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej a jeho výroba sú samy o sebe známe. Prehíad tvorby a výroby dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej je opísaný v Beilsteins Handbuch der organischen Chemie, diel 9(1), str. 927, diel 9(11), str. 685 a diel 9(111), str. 4519. Podía tohto sa dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej vyrobí najlepšie viacstupňovou syntézou, pričom 4,4'-dimetyl-bifenyl (ditolyt) sa najskôr oxiduje pomocou zmesi dvojchrómanu a kyseliny sírovej na kyselinu 4-metyl-bifenyl-4’-karboxylovú a táto sa oxiduje pomocou alkalického roztoku manganistanu na kyselinu 4,4'-bifenyl-dikarboxylovú a táto sa nakoniec esterifikuje pomocou metylalkoholu.

Podstata vynálezu

Teraz bolo prekvapivo zistené, že sa dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej môže ziskat z destilačných zvyškov a z postranných prúdov, pochádzajúcich z výroby dimetyltereftalátu.

Predmetom predloženého vynálezu teda je spôsob získavania dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej zo zvyškov a postranných prúdov z výroby dimetyltereftalátu, pri ktorom sa zvyšky alebo materiál postranných prúdov destiluje za tlaku najviac 700 Pa, výhodnejšie 400 Pa, obzvlášť 20 až 300 Pa pri teplote varáka 200 až 350 “C, výhodne 200 až 310 ’C, pričom sa získa voskovitý destilát, ktorý sa za tlaku napríklad 20 Pa v oblasti 230 až 270 ’C prevedie a ktorý obsahuje menej než 20% hmotnostných, výhodne menej než 10 % hmotnostných zvyškov dimety1tereftalátu.

Tento destilát sa potom spracováva po dobu 10 až 60 minút s 0,7-násobným až desaťnásobným, výhodne jedno až päťnásobným hmotnostným množstvom organického rozpúšťadla, prípadne za tlaku (to znamená v uzavretej nádobe za tlaku rozpúšťadla, vytvoreného pri danej teplote spracovania), pri teplote v rozmedzí 70 až 180’C, výhodne 70 až 150 ’C, obzvlášt pri teplote varu rozpúšťadla (za normálneho tlaku). Takto získaný roztok sa v prípade potreby oddelí od nerozpustných, väčšinou gélovitých súčastí, napríklad pomocou dekantácie, filtrácie alebo odstreďovania. Oddelený číry roztok sa ochladí na teplotu v rozmedzí 45 až 65 ’C, výhodne 50 až 55 ’C a pri tejto teplote sa nechá po dobu 0,5 až 15 hodín, výhodne 0,5 až 8 hodín kryštalizovať, pričom sa získa suspenzia kryštálov dimetylesteru kyseliny 4,4’-bifenyl-dikarboxylovej, z ktorej sa kryštály oddeíujú pomocou obvyklých spôsobov.

Výhodne sa kryštály zo suspenzie oddeíujú filtráciou, obzvlášť na tlakovej alebo vákuovej odsávačke alebo centrifugáciou. Na úplné odstránenie adsorpčných nečistôt z kryštálov sa tieto prípadne premyjú jednou alebo niekoľkokrát rovnakým alebo iným, výhodne pokiaí možno nízkovriacim organickým rozpúšťadlom. Potom sa kryštály vysušia.

Ako organické rozpúšťadlá sú na vykonávanie spôsobu podl'a predloženého vynálezu vhodné nižšie alkoholy s 1 až 8 uhlíkovými atómami, výhodne s 1 až 4 uhlíkovými atómami, obzvlášť metylalkohol, ropné frakcie s teplotou varu v rozmedzí asi 50 až 150 ’C, ako je napríklad petroléter alebo ligroín, chlórované uhíovodíky, ako je napríklad metylénchlorid, chloroform, trichlóretylén, perchlóretán alebo monochlórbenzén, lineárne alebo cyklické étery, ako je napríklad dietyléter, tetrahydrofurán alebo dioxán, nižšie ketóny, ako je napríklad acetón alebo metyletylketón alebo monocyklické alifatické alebo aromatické rozpúšťadlá, ako je napríklad cyklohexén, benzén, toluén alebo xylén.

Výhodne sa pri vykonávaní spôsobu podía predloženého vynálezu používajú nižšie alkanoly, obzvlášt metylalkohol a etylalkohol.

Uvedeným spôsobom získaný dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej má podlá analýzy plynovou chromatografiou čistotu nad 99,8 % a je bez dalšieho čistenia vhodný na výrobu polyesterov. Obzvlášť je takto vyrobený dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej zbavený zvyškov oxidačných katalyzátorov.

Pokial je to žiaduce, môže sa uvedený dimetylester kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej však ešte dalej prečistiť rekryštalizáciou z vhodných rozpúšťadiel, ako je napríklad metylalkohol alebo xylén, napríklad na čistotu nad 99,9 %.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Nasledujúce príklady uskutočnenia bližšie vysvetlujú uskutočnenie spôsobu podlá predloženého vynálezu.

Príklad 1

100 g zvyšku, odpadajúceho pri výrobe dimetylesteru kyseliny tereftálovej sa destiluje pri 2.10”² Pa až do teploty kúpela 300’C. Pri prechodovej teplote 230 C až 270 ’C sa takto získa žltý voskovitý destilát v množstve 20,1 g.

Uvedený destilát sa zohrieva so 75 ml metylalkoholu po dobu 30 minút do varu pod spätným chladičom. Získaný metanolický roztok sa oddekantuje od gélovitého zvyšku na dne a ochladí sa na teplotu 50 ’C. Tento roztok sa nechá pri tejto teplote kryštalizovať po dobu jednej hodiny, vypadnuté kryštály sa odsajú, premyjú sa malým množstvom ladového metylalkoholu a dietyléteru a potom sa vo vákuu vysušia.

Výťažok je 2,5 g bezfarebných kryštálov dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej s teplotou topenia 212 až 214 ’C.

Príklad 2

830 kg destilačného zvyšku z výroby dimetyltereftalátu, ktorý obsahuje 1,9 % hmotnostných dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej a ešte 3 % hmotnostné dimetyltereftalátu, sa destiluje vo vákuu 100 až 300 Pa pri stúpajúcej teplote kúpeía od 200 ’C do 290 “C, pričom sa získa 300 kg svietivo žltého destilátu.

Uvedený destilát, ktorý má teplotu tuhnutia asi 110 ’C, sa zohrieva v uzavretej nádobe s 300 kg metylalkoholu za tlaku na teplotu 90 C, pričom sa získa číry roztok. Tento roztok sa ochladí na teplotu 55 ’C a pri tejto teplote sa mieša po dobu 30 minút. Pri tom vylúčené kryštály sa odfiltrujú, na odstránenie priínutých nečistôt sa dvakrát premyjú vždy 20 1 metylalkoholu a vo vákuu sa vysušia pri teplote 50 “C.

Výťažok je 3,9 kg bezfarebných kryštálov dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej s teplotou topenia 215 ’C. Čistota, stanovená pomocou plynovej chromatografie je 99,8 %.

Príklad 3

276 kg destilátu, ktorý obsahuje 2,8 % hmotnostných dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej a 7,3 % hmotnostných dimetyltereftalátu, sa zohrieva v uzavretej nádobe s 310 kg metylalkoholu za tlaku na teplotu 100 ’C, pričom sa získa číry roztok. Tento roztok sa potom ochladí na teplotu 57 “C a pri tejto teplote sa mieša po dobu 60 minút. Pri tom vylúčené kryštály sa odfiltrujú, na odstránenie priľnutých nečistôt sa dvakrát premyjú vždy 20 kg metylalkoholu a vo vákuu sa vysušia pri teplote 50 ’C.

Výťažok je 8,2 kg bezfarebných kryštálov dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej s teplotou topenia 215 ’C. čistota, stanovená pomocou plynovej chromatografie je 99,85 %.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob získavania dimetylesteru kyseliny 4,4¹-bifenyldikarboxylovej zo zvyškov a postranných prúdov z výroby dimetyltereftalátu, vyznačujúci sa tým, že sa zvyšky, prípadne materiál postranných prúdov najprv destiluje za tlaku najviac 700 Pa pri teplote varáka 200 až 350 C, destilát, ktorý má za tlaku napríklad 20 Pa rozmedzie teploty varu 230 až 270 C, sa potom spracováva po dobu 10 až 60 minút s 0,7-násobným až desaťnásobným hmotnostným množstvom organického rozpúšťadla pri teplote v rozmedzí 70 až 180 ’C, získaný roztok sa v prípade potreby oddelí od nerozpustných súčastí, oddelený číry roztok sa ochladí na teplotu v rozmedzí 45 až 65 ’C a pri tejto teplote sa nechá kryštalizovať, pričom sa získa suspenzia kryštálov dimetylesteru kyseliny 4,4'-bifenyl-dikarboxylovej, z ktorej sa kryštály oddelujú pomocou obvyklých spôsobov, premyjú sa prípadne raz alebo niekoľkokrát rovnakým alebo iným rozpúšťadlom a vysušia sa.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa ako organické rozpúšťadlo použijú alkanoly s 1 až 8 uhlíkovými atómami.
3. 3. Spôsob podlá aspoň jedného z nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že sa ako organické rozpúšťadlo použije metylalkohol.
4. 4. Spôsob podlá aspoň jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa destilácia vykonáva pri teplote varáka v rozmedzí 200 až 310 ’C.
5. 5. Spôsob podlá aspoň jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa destilát spracováva jednonásobným až päťnásobným množstvom organického rozpúšťadla.
6. 6. Spôsob podlá aspoň jedného z nárokov 1 až 5, vyznačujúcisa tým, že sa destilát spracováva s organickým rozpúšťadlom pri teplote v rozmedzí 70 až 150 C.