專利名稱：一種合成碳酸甲乙酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸甲乙酯的合成方法，特別涉及一種采用離子液體作為催化劑合成碳酸甲乙酯的方法。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池的迅猛發(fā)展，有關(guān)電池安全性、使用壽命等要求越來越嚴(yán)格，給電池電解質(zhì)的技術(shù)革新帶來了挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)合成的電解質(zhì)溶劑在質(zhì)量上達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)，所以電解質(zhì)溶劑一般要從國(guó)外進(jìn)口，近年來發(fā)現(xiàn)碳酸甲乙酯可以作為一種很好的鋰離子電池的電解質(zhì)，碳酸甲乙酯是一種用途廣泛的不對(duì)稱碳酸酯化合物，主要用作溶劑和有機(jī)合成的中間體，作為鋰離子電池電解質(zhì)溶劑時(shí)，由于其粘度小，介電常數(shù)大，對(duì)鋰鹽的溶解性強(qiáng)，能很好地提高電池的能量密度和充放電容量，更能提高電池的安全性能和使用壽命，在一定程度上可以緩解國(guó)內(nèi)對(duì)電解質(zhì)的需求。

目前碳酸甲乙酯的合成方法主要有三種光氣法、氧化羰基法和酯交換法。光氣法主要是用光氣和無水乙醇反應(yīng)，由于光氣具有劇毒，中間產(chǎn)物具有強(qiáng)腐蝕性，副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，因此該方法已經(jīng)被淘汰。氧化羰基法尚不完善，存在選擇性低、催化劑價(jià)格昂貴、難以操作控制等缺點(diǎn)。因此相比之下，碳酸二甲酯和乙醇進(jìn)行酯交換合成碳酸甲乙酯的方法，具有原料無毒、生產(chǎn)過程及產(chǎn)物都是綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)。因此我們選擇這種酯交換的方法合成碳酸甲乙酯。很多學(xué)者對(duì)碳酸二甲酯和乙醇酯交換反應(yīng)體系的催化劑進(jìn)行了研究，例如JP6166660采用堿金屬碳酸鹽如K2CO3做催化劑，碳酸二甲酯過量，在100°C反應(yīng)7h，碳酸甲乙酯的收率42%。但是這種催化劑在反應(yīng)中易流失，且影響反應(yīng)產(chǎn)物的純度。US4691041采用季胺型強(qiáng)堿樹脂、磺酸型弱酸樹脂、羧酸型弱酸樹脂、浸潰了堿金屬或堿土金屬硅酸鹽的SiO2等一些非均相催化劑，也達(dá)到了一定的效果，但是這些催化劑的活性不高，碳酸甲乙酯的收率很低。CN1320594和CN1314338采用碳酸鉀和聚乙二醇的絡(luò)合物為催化劑，雖然該催化劑在該反應(yīng)體系中的溶解度高、催化活性很好，但是易流失，影響后續(xù)的循環(huán)使用。US4734518 以有機(jī)磷如 PBu3、PPh3> P (OBu) 3、AsPh3> SPh2, P (Mfe2) 3 等為催化劑,這些催化劑不但活性低，而且價(jià)格成本相對(duì)其他較高。姚潔等(天然氣化工，2004 (I) :57 59)報(bào)道的NaOH、KOH、NaOCH3、KOCH3等堿金屬衍生物催化劑，這些催化劑的催化活性較高，但是他們有很大的缺點(diǎn)就是在反應(yīng)體系中溶解度不好，容易沉淀、結(jié)垢。近些年來離子液體成為眾多研究領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，由于它具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)
(I)蒸汽壓低、不揮發(fā)、不易燃；(2)較寬的液態(tài)溫度范圍、良好的導(dǎo)電性和較寬的電位窗口 ；(3)溶解能力強(qiáng)；(4)毒性低，可回收利用；(5)酸堿性可調(diào)等。因此在有機(jī)合成、催化應(yīng)用及有機(jī)溶劑等領(lǐng)域中得到廣泛的研究應(yīng)用，但是，目前還沒有將離子液體用于合成碳酸甲乙酯的反應(yīng)中的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)目前碳酸甲乙酯的合成中出現(xiàn)的產(chǎn)物產(chǎn)率不高、選擇性不好，催化劑不易回收利用，成本高等缺陷，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種催化活性高、選擇性較高，而且在反應(yīng)后經(jīng)過簡(jiǎn)單處理就可以回收繼續(xù)循環(huán)利用，降低成本的合成碳酸甲乙酯的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是以碳酸二甲酯和乙醇為原料，以兩口圓底燒瓶為反應(yīng)器，在常壓下，所用催化劑為碳酸二甲酯的質(zhì)量的O. 59Γ5%，反應(yīng)溫度為5(T150°C，反應(yīng)物料碳酸二甲酯和乙醇的摩爾比為3: f 1: 3，反應(yīng)時(shí)間為6 24h的條件下進(jìn)行反應(yīng)，碳酸甲乙酯收率最高可達(dá)71. 22%，選擇性可達(dá)88. 52%。作為對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明所述的催化劑為離子液體I-R1^-R2咪唑鹽，其結(jié)構(gòu)
式如下
權(quán)利要求
1.一種合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于該方法是在常壓下，以碳酸二甲酯和乙醇為原料，以離子液體為催化劑，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下進(jìn)行碳酸甲乙酯的合成反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于所述的離子液體為I-R1^-R2咪唑鹽，其結(jié)構(gòu)式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于所述的催化劑離子液體的用量為原料碳酸二甲酯質(zhì)量的O. 5°/Γ5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于所述的反應(yīng)原料碳酸二甲酯和乙醇的摩爾比是3: f 1:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度為5(Γ150 。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成碳酸甲乙酯的方法，其特征在于所述的反應(yīng)時(shí)間為6 24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成碳酸甲乙酯的方法，該方法是在常壓下，以碳酸二甲酯和乙醇為原料，以咪唑類離子液體為催化劑，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下進(jìn)行碳酸甲乙酯的合成反應(yīng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的催化劑用量?jī)H僅是碳酸二甲酯質(zhì)量的0.5%~5%，在反應(yīng)過程中離子液體催化劑不僅催化活性高、碳酸甲乙酯收率最高可達(dá)71.22%，選擇性可達(dá)88.52%，而且在反應(yīng)后經(jīng)過簡(jiǎn)單處理即可回收繼續(xù)循環(huán)利用，壽命長(zhǎng)，無任何污染，大大降低了制備碳酸甲乙酯的成本。
文檔編號(hào)C07C68/06GK102850223SQ20121034659
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者薛冰, 亓虎, 李永昕, 許杰 申請(qǐng)人:常州大學(xué)