用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑及其制備方法和碳酸二甲酯的一步合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑，結(jié)構(gòu)式為：其中R1、R2為碳原子數(shù)≥1的烷基。本發(fā)明還公開了一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑的制備方法以及碳酸二甲酯的一步合成方法。本發(fā)明的催化劑具有熱穩(wěn)定性高、選擇性好、幾乎沒有揮發(fā)性、可以重復(fù)使用的特點。將其用于DMC合成中具有良好的催化活性，產(chǎn)物產(chǎn)率高。另外，該催化劑的使用避免了有毒、易揮發(fā)的有機溶劑以及其余添加劑的使用，減少了對環(huán)境的污染。本發(fā)明采用一步法合成碳酸二甲酯，選擇性好，操作簡單，對設(shè)備的要求小，收率高。
【專利說明】用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑及其制備方法和碳酸二甲酯的一步合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型催化劑及其制備方法，特別涉及一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑及該催化劑的制備方法。本發(fā)明還涉及碳酸二甲酯的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸二甲酯(CH30C00CH3，縮寫為DMC)是一種用途廣泛的綠色化工原料，分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團，可以在碳酸衍生物合成過程中代替光氣作羰基化劑、在甲基化反應(yīng)中代替硫酸二甲酯作甲基化劑、在有機合成和清潔生產(chǎn)中作低毒綠色溶劑。目前，合成碳酸二甲酯的主要方法包括:光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法、甲醇與二氧化碳直接合成法、尿素醇解法、電化學(xué)合成法以及一步合成法等。其中，光氣法是最早開發(fā)的制備碳酸二甲酯的經(jīng)典方法，但是由于其生產(chǎn)過程容易造成環(huán)境污染，目前正逐步被其他方法取代。甲醇液相氧化羰基化法、甲醇氣相氧化羰基化兩步法以及酯交換法均是屬于已經(jīng)工業(yè)化的方法，但在生產(chǎn)過程中都存在固有的缺陷，因此，電化學(xué)合成法以及一步合成法等實驗室中開發(fā)的合成方法也越來越受到人們的重視，而且研究的關(guān)鍵在于開發(fā)綠色高效的催化劑。一步法合成碳酸二甲酯基于兩步酯交換合成法被提出以來，由于其工藝流程更簡單，設(shè)備投資少，能耗低，具有明顯的經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢，成為了近年來研究的熱點，而如何選擇合適的催化劑是其研究的核心內(nèi)容。如:
[0003]中國專利申請CNIO 21269 56A公開了 一種制備碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)乙二醇的催化方法，用咪唑類離子和堿金屬碳酸鹽或堿金屬碳酸鹽和堿金屬碘化物作為催化劑，經(jīng)過兩步反應(yīng)，先將環(huán)氧烷和二氧化碳反應(yīng)合成碳酸酯，再和甲醇反應(yīng)，為兩步反應(yīng)。
[0004]中國專利CN1234677C公開了 一種直接合成碳酸二甲酯的方法，使用的催化劑為一個組合物，包括活性成分、助劑及載體，所述助劑為碳酸鉀、氫氧化鉀、碳酸鈉或氫氧化鈉，活性組分為鹵化鉀，所述載體為金屬氧化物或沸石分子篩。催化劑組成復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑，該催化劑可以更好的催化碳酸二甲酯一步合成，選擇性好。本發(fā)明的第二目的在于提供該種催化劑的制備方法，本發(fā)明的第三目的在于提供碳酸二甲酯的一步合成方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的:一種用于一步法合成
碳酸二甲酯的新型催化劑，其特征在于:該催化劑的結(jié)構(gòu)為
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑，其特征在于:該催化劑的結(jié)構(gòu)為:

2.一種用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑的制備方法，將聚乙二醇和咪唑類離子液體加入容器中，加水至完全溶解；然后在攪拌條件下，加熱至水分完全蒸發(fā)；最后升溫至200-350°C，使聚乙二醇和咪唑類離子反應(yīng)0.2-lh得到新型催化劑，所述聚乙二醇和咪唑類離子液體的體積比的比值為10~0.1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑的制備方法，其特征在于:所述聚乙二醇分子量為100-40000。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于一步法合成碳酸二甲酯的新型催化劑的制備方法，其特征在于:所述咪唑類離子液體的陰離子為Cl-或Br-或1-或BF4-或PF6-或雙氰胺根或硫酸氰鹽；陽離子為1-R1^-R2咪唑陽離子，其中RpR2為碳原子數(shù)≥I的烷基。
5.一種碳酸二甲酯的一步合成方法，將如權(quán)利要求2中制得的新型催化劑溶解于甲醇中，并轉(zhuǎn)移至高壓釜內(nèi)，然后加入環(huán)氧烷后密閉反應(yīng)釜；再向上述高壓釜內(nèi)通入CO2氣體排盡釜內(nèi)空氣后關(guān)閉出氣閥門，繼續(xù)通入CO2至設(shè)定的初始壓力，密閉反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾得到產(chǎn)品，其中，甲醇:環(huán)氧烷的體積比值為5-0.2 ;新型催化劑:甲醇的體積比值為10-0.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述碳酸二甲酯的一步合成方法，其特征在于:所述環(huán)氧烷為環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述碳酸二甲酯的一步合成方法，其特征在于:在高壓釜內(nèi)反應(yīng)的溫度為100-180°C，CO2的初始壓力為0.Ι-lOMPa，反應(yīng)時間為10_14h。
【文檔編號】C07C69/96GK104014366SQ201410245862
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】范興, 張曉英, 劉仁龍, 孫雪梅, 陶長元, 杜軍, 陶攀, 成栗, 楊花花 申請人:重慶大學(xué)