專利名稱：一種合成碳酸丙烯酯的方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于一種合成碳酸丙烯酯的方法，具體的說(shuō)涉及一種由二氧化碳和1，2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的方法。
背景技術(shù)：
碳酸丙烯酯(PC)不僅是一種性能優(yōu)良的高沸點(diǎn)、高極性有機(jī)溶劑，而且還是重要的有機(jī)化學(xué)品，在有機(jī)合成中發(fā)揮著十分重要的作用。尤其是PC與甲醇的酯交換反應(yīng)已經(jīng)成為工業(yè)上生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC)的主要工藝之一。但是，該方法在反應(yīng)過(guò)程中不可避免有大量的副產(chǎn)物1，2-丙二醇(PG)生成，如果能利用PG為原料直接合成出PC，該工藝將變得的更有意義和前景。近年來(lái)，利用PG和尿素的醇解反應(yīng)來(lái)合成PC的研究取得了一定的進(jìn)展。然而，更為理想的選擇是由二氧化碳和PG反應(yīng)直接合成出PC，這樣不僅PG被循環(huán)使用，還充分利用了“溫室氣體”二氧化碳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種合成碳酸丙烯酯的高效、無(wú)污染、低成本的方法。
本發(fā)明的反應(yīng)的方程式如下 本發(fā)明采用過(guò)渡金屬鹵化物作為催化劑，在乙腈存在的條件下，由二氧化碳和1，2-丙二醇有效的合成了碳酸丙烯酯。通過(guò)乙腈的水解可以除去反應(yīng)過(guò)程中生成的一部分水，這樣打破了原有的熱力學(xué)平衡，極大的提高了碳酸丙烯酯的產(chǎn)率。因此，乙腈在該反應(yīng)體系中不僅是溶劑，同時(shí)它還起到了脫水劑的作用，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。
反應(yīng)的主要副產(chǎn)物是乙酰胺和丙二醇-2-乙酸酯(PG-2-acetate)，這是由于乙腈水解造成的。乙腈水解會(huì)生成乙酰胺，乙酰胺在該反應(yīng)條件下能夠繼續(xù)和1，2-丙二醇發(fā)生反應(yīng)生成丙二醇-2-乙酸酯和氨氣。
本發(fā)明的合成方法包括如下步驟按乙腈與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始?jí)毫?.5～30MPa，反應(yīng)溫度為50～300℃；反應(yīng)時(shí)間為4～40h。
如上所述的催化劑是過(guò)渡金屬元素的鹵化物，包括Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+等，其中包括含有結(jié)晶水和非結(jié)晶水的鹵化物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1)反應(yīng)原料廉價(jià)易得，因此合成過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性非常顯著；2)能夠有效的利用了酯交換法的副產(chǎn)物1，2-丙二醇和溫室氣“二氧化碳”。
3)利用乙腈作為脫水劑極大的提高了碳酸丙烯酯的產(chǎn)率和1，2-丙二醇的轉(zhuǎn)化率，為有效的由二氧化碳和1，2-丙二醇反應(yīng)合成碳酸丙烯酯提供了一條新的思路。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.催化劑為FeCl3(無(wú)水氯化鐵)稱取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5∶1；二氧化碳初始?jí)毫?.0MPa；反應(yīng)溫度230℃；反應(yīng)時(shí)間為15h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例2.催化劑為FeCl3·6H2O(六水氯化鐵)稱取6g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為4∶1；二氧化碳初始?jí)毫?0.0MPa；反應(yīng)溫度180℃；反應(yīng)時(shí)間為10h。
所得結(jié)果如下


實(shí)例3.催化劑為FeCl2(無(wú)水氯化亞鐵)稱取15g 1，2-丙二醇和5g乙腈配成混合溶液；催化劑0.1g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為1∶1；二氧化碳初始?jí)毫?.0MPa；反應(yīng)溫度150℃；反應(yīng)時(shí)間為20h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例4.催化劑為FeCl2·4H2O(四水氯化亞鐵)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為5∶1；二氧化碳初始?jí)毫?.0MPa；反應(yīng)溫度120℃；反應(yīng)時(shí)間為30h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例5.催化劑為CoCl2·6H2O(六水氯化鈷)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑1.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為20∶1；二氧化碳初始?jí)毫?0.0MPa；反應(yīng)溫度150℃；反應(yīng)時(shí)間為25h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例6.催化劑為CoCl2(無(wú)水氯化鈷)稱取8g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為15∶1；二氧化碳初始?jí)毫?5.0MPa；反應(yīng)溫度100℃；反應(yīng)時(shí)間為20h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例7.催化劑為NiCl2·6H2O(六水氯化鎳)稱取10g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1∶1；二氧化碳初始?jí)毫?.5MPa；反應(yīng)溫度50℃；反應(yīng)時(shí)間為30h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例8.催化劑為NiCl2(無(wú)水氯化鎳)稱取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5∶1；二氧化碳初始?jí)毫?.0MPa；反應(yīng)溫度150℃；反應(yīng)時(shí)間為40h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例9.催化劑為CrCl3·6H2O(六水氯化鉻)稱取20g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為8∶1；二氧化碳初始?jí)毫?5.0MPa；反應(yīng)溫度180℃；反應(yīng)時(shí)間為15h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例10.催化劑為CrCl3(無(wú)水氯化鉻)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為30∶1；二氧化碳初始?jí)毫?5.0MPa；反應(yīng)溫度280℃；反應(yīng)時(shí)間為30h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例11.催化劑為CuCl2(無(wú)水氯化銅)稱取1g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑0.1g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為50∶1；二氧化碳初始?jí)毫?0.0MPa；反應(yīng)溫度300℃；反應(yīng)時(shí)間為4h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例12.催化劑為CuCl2·2H2O(二水氯化銅)稱取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為5∶1；二氧化碳初始?jí)毫?0.0MPa；反應(yīng)溫度160℃；反應(yīng)時(shí)間為10h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例13.催化劑為ZnCl2稱取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為15∶1；二氧化碳初始?jí)毫?5.0MPa；反應(yīng)溫度120℃；反應(yīng)時(shí)間為30h。
所得結(jié)果如下

實(shí)例14.催化劑為AlCl3稱取20g 1，2-丙二醇和8g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為10∶1；二氧化碳初始?jí)毫?5.0MPa；反應(yīng)溫度100℃；反應(yīng)時(shí)間為10h。
所得結(jié)果如下

權(quán)利要求
1.一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于包括如下步驟按乙腈與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始?jí)毫?.5～30MPa，反應(yīng)溫度為50～300℃；反應(yīng)時(shí)間為4～40h。
2.如權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的催化劑是過(guò)渡金屬元素的鹵化物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的過(guò)渡金屬元素為Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+。
4.如權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的過(guò)渡金屬元素的鹵化物為含有結(jié)晶水或非結(jié)晶水的鹵化物。
全文摘要
一種合成碳酸丙烯酯的方法是按乙腈與1，2－丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2－丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2－丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2－丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始?jí)毫?.5～30MPa，反應(yīng)溫度為50～300℃；反應(yīng)時(shí)間為4～40h。本發(fā)明具有反應(yīng)原料廉價(jià)易得，利用乙腈作為脫水劑極大的提高了碳酸丙烯酯的產(chǎn)率和1，2－丙二醇的轉(zhuǎn)化率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07D317/00GK101029040SQ20071006170
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者孫予罕, 黃世勇, 魏偉, 趙寧, 肖?？? 李軍平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所