[發(fā)明專利]一種合成碳酸二丁酯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410309109.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104030885B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振環(huán);蘇坤梅;刁樂晨;程博聞
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07C27/00
• 分類號: C07C27/00;C07C68/06;C07C69/96;C07C31/04;C07C29/128
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟(jì)群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)合成技術(shù)，具體為一種合成碳酸二丁酯的方法。

背景技術(shù)

碳酸二丁酯是一種長鏈的碳酸二烷基酯，是有機(jī)化合物合成的重要碳酸一丁酯和溶劑。由于碳酸二丁酯具有良好的潤滑性、耐磨性、耐腐蝕性和較高的熱氧化穩(wěn)定性，以及很好的可生物降解性，不僅可以作為環(huán)保型高端潤滑油的基質(zhì)材料，還可以作為高端綠色涂料的溶劑，同時還能用于除油和除污，以及皮革處理等領(lǐng)域。近年來，由于碳酸二丁酯具有較大的分子量，較好的電化學(xué)穩(wěn)定性和耐氧性，較高的閃點(diǎn)和較低的熔點(diǎn)，從而使離子電池電解液的電化學(xué)穩(wěn)定性和電池的安全性也相應(yīng)得到了提高，有望在鋰離子電池中獲得實(shí)際應(yīng)用。

目前，合成碳酸二丁酯的方法主要有光氣法、尿素醇解法和酯交換法。光氣法具有一定的毒性、給生產(chǎn)和環(huán)境都有可能造成很大的污染，且操作周期長和副產(chǎn)物嚴(yán)重腐蝕設(shè)備等缺點(diǎn)，正逐步被淘汰。尿素醇解法雖然沒有上述缺點(diǎn)，但酰胺中氨基被烷氧基替代困難，特別是二酰胺只有在苛刻的反應(yīng)條件下(200-240℃)才能進(jìn)行，(鄧友全等，一種合成碳酸二丁酯的方法，申請?zhí)?01010609788.8；一種合成碳酸二乙和丁酯的方法，申請?zhí)?00910117688.0)，且反應(yīng)效率很低。為了提高產(chǎn)率(申請?zhí)?01010609788.8)提供了一種改進(jìn)的尿素醇解法工藝，采用碳酸二甲酯和尿素先合成氨基甲酸丁酯，再在高溫下合成碳酸二丁酯，但該法工藝路線復(fù)雜，設(shè)備投資大、丁醇用量大，產(chǎn)物分離困難(碳酸二丁酯和氨基甲酸丁酯沸點(diǎn)很近)。碳酸二甲酯是一種無毒的化學(xué)品，通過碳酸二甲酯與丁醇酯交換制備碳酸二丁酯被認(rèn)為是一種最清潔的生產(chǎn)工藝路線，有良好的發(fā)展前景。現(xiàn)有碳酸二甲酯酯交換工藝中，大多采用堿金屬的氫氧化物、堿金屬的氯化物或堿金屬的碳酸鹽經(jīng)真空浸漬得到固體催化劑，載體主要包括活性氧化鋁、活性炭或分子篩上(李永昕等，合成碳酸二丁酯的方法，申請?zhí)?00410036771.2)，但該法催化劑用量大，選擇性只有86％，且碳酸二甲酯容易逸出導(dǎo)致收率較低。離子液體也是催化碳酸二甲酯和丁醇的常用催化劑(韓生等，一種堿性離子液體催化合成碳酸二丁酯的制備方法，申請?zhí)?01110312956.1；陶端健等，一種脯氨酸累離子液體催化合成碳酸二丁酯的制備方法，申請?zhí)?01310729268.4)，雖然離子液體催化反應(yīng)條件溫和，但碳酸二丁酯選擇性(≤98％)和收率通常較低，導(dǎo)致合成成本提高，且催化劑回收和重復(fù)利用困難。此外甲醇鈉、甲醇鋁、碳酸鉀、氧化鋯、氧化鎂、碘化鉀等固體堿催化劑，存在反應(yīng)活性差，產(chǎn)物選擇性低、催化劑易流失和失活等缺點(diǎn)，限制了碳酸二丁酯的進(jìn)一步工業(yè)化。因此，研究開發(fā)新型催化劑和催化工藝用于高效合成碳酸二丁酯仍然是眾多科研工作者的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種合成碳酸二丁酯的方法。該方法是以中性多孔材料為載體，以堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物和第二副族氧化物協(xié)同雜化物為活性物質(zhì)，通過蒸餾工藝促進(jìn)碳酸二甲酯和正丁醇酯交換，高選擇性合成碳酸二丁酯。本發(fā)明采取的多化合物組分雜化催化劑能有效抑制副反應(yīng)，阻止高活性物質(zhì)的流失，且該顆粒狀催化劑裝填在觸媒框中，實(shí)現(xiàn)催化劑長期有效，避免了催化劑分離回收，該技術(shù)具有綠色環(huán)保、反應(yīng)條件溫和、操作簡單、反應(yīng)選擇性高、收率高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種合成碳酸二丁酯的方法。該方法的具體步驟是：

(1)采用等體積浸漬法或者共沉淀法制備催化劑：將活性物質(zhì)前驅(qū)體溶解于水中，然后把中性多孔材料浸漬于上述溶液中，然后干燥，干燥完畢后，在溫度范圍250-800℃的條件下煅燒，得到含有活性物質(zhì)的催化劑。

所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為堿金屬氧化物前驅(qū)體、堿土金屬氧化物前驅(qū)體與第二副族氧化物前驅(qū)體，所述三種活性物質(zhì)前驅(qū)體之間任意質(zhì)量比例存在，也可以只含一種物質(zhì)或兩種物質(zhì)。

所述活性物質(zhì)為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物與第二副族氧化物，三種活性物質(zhì)之間可以任意質(zhì)量比例存在，也可以只含一種物質(zhì)或兩種物質(zhì)，優(yōu)選質(zhì)量比為20-50:20-40:60-10。

所述催化劑中活性物質(zhì)質(zhì)量含量為0.5-100％，優(yōu)選為5-40％。