[發明專利]一種酯交換合成碳酸二乙酯的方法

無效

• 申請號: 201310042486.0
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103073429A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 葉長燊;溫建輝;王紅星;邱挺;黃智賢;李玲;張希
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C07C69/96
• 分類號: C07C69/96;C07C68/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于化學合成領域，具體涉及一種酯交換合成碳酸二乙酯的方法。

背景技術

碳酸二乙酯是一種性能優良的有機溶劑，同時也是合成中間體及紡織品助劑，在工業領域廣泛應用于電池的電解質溶劑；此外，碳酸二乙酯的含氧率高于二甲基叔丁基醚，可以用作汽油添加劑，提高汽油的辛烷值，降低汽油尾氣中二氧化碳的排放量，有望成為市場前景廣闊的新一代汽油添加劑。

目前碳酸二乙酯的制備方法主要有乙醇氧化羰基法和酯交換法等。乙醇氧化羰基法又包括液相氧化羰基法和氣相氧化羰基法兩種。液相法采用銅系催化劑，存在一價銅離子不穩定，壽命短、嚴重的設備腐蝕及產物分離問題；氣相法催化劑多為貴金屬鹽，由于反應生成副產物水，催化劑遇水容易分解，引起催化劑中毒；同時還具有設備投資大，生成過程操作控制要求高等不足之處。

碳酸二甲酯和乙醇的酯交換在比較溫和的條件下制備碳酸二乙酯，同時副產甲醇。該反應分為兩步，即在催化劑作用下，乙醇首先與碳酸二甲酯反應生成碳酸甲乙酯和甲醇；碳酸甲乙酯繼續和乙醇反應生成碳酸二乙酯和甲醇。該線路副產碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的收率低；同時原料碳酸二甲酯由碳酸丙烯酯與甲醇酯交換合成而來，合成線路長、成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種酯交換合成碳酸二乙酯的方法，該方法具有反應條件溫和、合成路線短、反應轉化率和選擇性高、催化劑可重復使用等優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種酯交換合成碳酸二乙酯的方法，以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯和乙醇為原料，選用固體酸性催化劑，酯交換合成碳酸二乙酯和1,2丙二醇或1,2乙二醇。

固體酸性催化劑為離子交換樹脂A36、A39、C68、D61、732、CT175D、NKC-9、D072、A35、C115E中的一種或若干種的混合物，采用直接加入法，反應為非均相反應。

工藝參數如下：碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯與乙醇的摩爾比為1:2~1:10；催化劑的用量占原料總質量的8~20%；反應溫度為50~85℃；反應壓力為0.01～0.11MPa。

本發明的顯著特點在于：

（1）本發明是酯交換合成碳酸二乙酯，以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯和乙醇為原料，產物是碳酸二乙酯和1,2丙二醇或1,2乙二醇，其中1,2丙二醇和1,2乙二醇也是重要的化工原料。

（2）本發明具有轉化率高、反應條件溫和、選擇性高、對設備的腐蝕小、催化劑可重復使用等顯著優點。本發明采用的催化劑，催化活性高，轉化率最高可達50%~65%，收率可達95%~99%。本發明能解決碳酸二甲酯和乙醇酯交換制備碳酸二乙酯合成路線長、轉化率和收率低、催化劑難回收、投資大、能耗高等問題。

具體實施方式

下面結合實施案例對本發明做進一步說明，實施案例將幫助更好地理解本發明，但本發明并不僅僅局限于下述實施例。

實施例1

采用釜式反應器，反應器規格為100ml，以NKC-9為催化劑，原料碳酸丙烯酯和乙醇的比例為1:2，催化劑用量為原料液總質量的10%，反應溫度為80℃，反應壓力為1atm，先將26.158g碳酸丙烯酯和催化劑加入反應釜中加熱到反應溫度，再將23.701g乙醇預熱到反應溫度，然后將乙醇溶液加入反應釜中進行反應。碳酸丙烯酯的轉化率為52.8%。碳酸二乙酯的收率為96.3%。

實施例2

按照實施例1的各個操作步驟及條件。改變原料為碳酸乙烯酯，將24.431g碳酸丙烯酯和催化劑加入反應釜中加熱到反應溫度，再將25.569g乙醇預熱到反應溫度，然后將乙醇溶液加入反應釜中進行反應。碳酸乙烯酯的轉化率為53.4%。碳酸二乙酯的收率為96.7%。

實施例3

按照實施例1的各個操作步驟及條件。改變碳酸丙烯酯和乙醇的比例為1:6，以A36為催化劑，催化劑用量為原料液總質量的14%，反應溫度為70℃。先將13.484g碳酸丙烯酯和催化劑加入反應釜中加熱到反應溫度，再將36.516g乙醇預熱到反應溫度，然后將乙醇溶液加入反應釜中進行反應。碳酸丙烯酯的轉化率為63.5%。碳酸二乙酯的收率為98.8%。

實施例4

按照實施例3的各個操作步驟及條件。改變原料為碳酸乙烯酯，將12.078g碳酸丙烯酯和催化劑加入反應釜中加熱到反應溫度，再將37.922g乙醇預熱到反應溫度，然后將乙醇溶液加入反應釜中進行反應。碳酸乙烯酯的轉化率為62.7%。碳酸二乙酯的收率為97.5%。

實施例5