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CN101628908A - 一种合成碳酸丙烯酯的方法 - Google Patents

一种合成碳酸丙烯酯的方法 Download PDF

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CN101628908A
CN101628908A CN200810045551A CN200810045551A CN101628908A CN 101628908 A CN101628908 A CN 101628908A CN 200810045551 A CN200810045551 A CN 200810045551A CN 200810045551 A CN200810045551 A CN 200810045551A CN 101628908 A CN101628908 A CN 101628908A
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CN
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propylene carbonate
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acrylic ester
propylene
carbonate
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CN200810045551A
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English (en)
Inventor
杨先贵
周喜
张毅
陈学君
武生
王公应
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS
Original Assignee
Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS
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Abstract

一种合成碳酸丙烯酯的方法是以工业制备环氧丙烷的中间体邻氯丙醇和CO2为原料,在有机碱和无机碱催化剂存在下合成碳酸丙烯酯的工艺路线。有机碱与邻氯丙醇的摩尔比为0.5~5∶1,无机碱催化剂与邻氯丙醇的摩尔比为0~1∶1,反应压力0.2~10MPa,反应温度50~140℃,反应时间0.5h~20h。本发明具有反应条件温和,反应时间短,收率高,产物易于分离的特点。

Description

一种合成碳酸丙烯酯的方法
技术领域
本发明属于一种合成碳酸丙烯酯的方法。
背景技术
碳酸丙烯酯是一种性能优良的有机溶剂,广泛应用于纺织、电池、化妆品、气体分离以及天然气和合成氨原料气中的二氧化碳和硫化氢气体的吸收等领域。碳酸丙烯酯也是一种重要的有机化学品,是酯交换法生产碳酸二甲酯的重要原料。
碳酸丙烯酯的现有合成方法主要有光气法、甲醇氧化羰化法、尿素醇解法、二氧化碳与1,2-丙二醇合成法,二氧化碳与环氧丙烷加成法。其中,光气法使用剧毒的光气作为原料,正逐渐被淘汰。甲醇氧化羰化法对设备的腐蚀严重(CN Patent 1197792),现有催化剂不仅成本高,且由于寿命原因难以满足工业生产的要求。尿素醇解法以廉价易得的尿素作为原料,是一条不依赖于石油的清洁路线,但由于技术原因,此路线尚处于中试阶段(赵艳敏,陈彤,王公应等,精细化工,2005,22(8),638~640)。二氧化碳与1,2-丙二醇直接合成碳酸丙烯酯是所有路线中工艺流程最短的一条路线,无副产物生成,符合绿色化学与原子经济性概念,但此反应在常压,25℃时的平衡常数只有7.0×10-5,即使压力升至10MPa,平衡转化率也只有8%左右,因此受化学平衡的限制,此路线碳酸丙烯酯的收率很低(赵天生,韩怡卓,孙予罕等,天然气化工,1998,23(5):52~56),难于工业化。二氧化碳与环氧丙烷加成法在工业上的应用最为广泛,尤其是在国内,占碳酸丙烯酯总生产能力的90%以上(冯建民,司晋明,化工文摘,2004,4,25~26)。
邻氯丙醇是工业生产环氧丙烷的中间体,丙烯与氯水经氯醇化生成邻氯丙醇,然后用石灰皂化制备出环氧丙烷,在工业上应用此工艺方法制备的环氧丙烷占总量的90%以上。邻氯丙醇包括1-氯-2-丙醇和2-氯-1-丙醇,两者所占的比例为4~9∶1。
二氧化碳是以煤和石油为代表的化石燃料氧化燃烧后的最终产物,自从人类进入工业化生产以来,由于大量使用燃料能源,使二氧化碳在大气中的浓度逐渐增大,成为主要的温室气体,直接导致地球气温上升及气候异常,严重威胁着人类的生存环境。另一方面,CO2是最丰富的Cl资源,在大气、水中的CO2含碳量是石油、天然气、煤含碳量的10倍。因此,合理利用CO2,不仅对改善人类生存环境,而且对利用廉价的Cl资源、提高经济效益有着重要意义
发明内容
本专利涉及一种以工业上制备环氧丙烷的中间体邻氯丙醇与二氧化碳发生反应制备碳酸丙烯酯的方法。该工艺是具有反应条件温和、工艺流程短、产品收率高的制备碳酸丙烯酯的方法。
本发明提出的制备碳酸丙烯酯的方法是以邻氯丙醇、二氧化碳为原料,通过催化反应进行,具体步骤如下:
将邻氯丙醇(1-氯-2-丙醇质量分数75%,2-氯-1-丙醇质量分数20%)与有机碱加入高压釜中,再加入催化剂,用CO2气置换反应釜中空气三次后,充入CO2至指定压力,搅拌升温,到一定温度后,保持一定时间,停止搅拌,冷却至室温,过滤得到产物。产物用GC-MS(HP6890/5973,美国惠普公司)进行定性分析,用GC(GC112A,上海分析仪器厂)作定量分析。
本发明的邻氯丙醇包括1-氯-2-丙醇和2-氯-1-丙醇。
本发明的催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁中的一种,碳酸盐与邻氯丙醇的摩尔比为0~1∶1,优选为0.01~0.09∶1。
本发明的有机碱选自二乙胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺中的一种,有机碱与邻氯丙醇的摩尔比为0.5~5∶1,优选为1~1.1∶1。
本发明反应温度在50~140℃范围内,优选80~120℃。
本发明二氧化碳初始压力在0.2MPa~10MPa范围内,优选1.0~2.0MPa。
本发明反应时间在0.5h~20h范围内,优选1h~4h。
本发明的优点:
本发明以工业上制备环氧丙烷的中间体邻氯丙醇以及CO2为原料,缩短了工艺流程,反应条件温和,反应时间短,收率高,产物易于分离。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明,本发明的实施并不限于以下实施例。
实施例1:
在反应釜中依次加入21.005g邻氯丙醇(0.211mol),21.001g(0.208mol)三乙胺与1.435g(0.010mol)碳酸钾,密封反应釜,用二氧化碳置换反应釜中空气三次,充入2.0MPa的二氧化碳,升温至100℃,反应3h后冷却至室温,过滤得产物25.069g,产物经分析含1-氯-2-丙醇0.503%,2-氯-1-丙醇0.806%,碳酸丙烯酯80.366%。邻氯丙醇转化率98.4%,碳酸丙烯酯选择性95.1%,碳酸丙烯酯收率93.6%。
实施例2
在反应釜中依次加入21.379g邻氯丙醇(0.215mol),21.370g(0.211mol)三乙胺与1.439g(0.010mol)碳酸钾,密封反应釜,用二氧化碳置换反应釜中空气三次,充入2.0MPa的二氧化碳,升温至80℃,反应3h后冷却至室温,过滤得到产物26.206g,产物经分析含1-氯-2-丙醇0.549%,2-氯-1-丙醇1.664%,碳酸丙烯酯77.604%。邻氯丙醇转化率97.1%,碳酸丙烯酯选择性95.5%,碳酸丙烯酯收率92.7%。
实施例3
在反应釜中依次加入21.596g邻氯丙醇(0.217mol),21.600g三乙胺(0.213mol)与1.441g(0.010mol)碳酸钾,密封反应釜,用二氧化碳置换反应釜中空气三次,充入1.5MPa的二氧化碳,升温至100℃,反应3h后冷却至室温,过滤得到产物27.065g,产物经分析含1-氯-2-丙醇0.839%,2-氯-1-丙醇1.164%,碳酸丙烯酯75.914%。邻氯丙醇转化率97.4%,碳酸丙烯酯选择性95.3%,碳酸丙烯酯收率92.8%。
实施例4
在反应釜中依次加入21.002邻氯丙醇(0.211mol),20.805g(0.206mol)三乙胺与1.143g(0.011mol)碳酸钠催化剂,其余条件同实施案例1,过滤得到产物24.622g,产物经分析含1-氯-2-丙醇2.749%,2-氯-1-丙醇1.332%,碳酸丙烯酯78.243%。邻氯丙醇转化率95.0%,碳酸丙烯酯选择性94.2%,碳酸丙烯酯收率89.5%。
实施例5
在反应釜中依次加入21.005g邻氯丙醇(0.211mol),20.935g(0.207mol)三乙胺与1.152g(0.014mol)碳酸镁催化剂,其余条件同实施案例1,过滤得到产物23.560g,产物经分析含1-氯-2-丙醇6.553%,2-氯-1-丙醇2.585%,碳酸丙烯酯76.744%。邻氯丙醇转化率89.1%,碳酸丙烯酯选择性94.1%,碳酸丙烯酯收率83.8%。
实施例6
在反应釜中依次加入20.994g邻氯丙醇(0.211mol),14.886g(0.206mol)二乙胺与1.435g(0.010mol)碳酸钾催化剂,其余条件同实施案例1,过滤得到产物21.272g,产物经分析含1-氯-2-丙醇1.330%,2-氯-1-丙醇2.821%,碳酸丙烯酯63.356%。邻氯丙醇转化率95.6%,碳酸丙烯酯选择性65.5%,碳酸丙烯酯收率62.6%。
实施例7
在反应釜中依次加入21.009g邻氯丙醇(0.211mol),22.965g(0.227mol)三乙胺,密封反应釜,用二氧化碳置换反应釜中空气三次,充入2.0MPa二氧化碳,升温至100℃,反应3h后冷却至室温,过滤得到产物26.842g,产物经分析含1-氯-2-丙醇1.818%,2-氯-1-丙醇0.939%,碳酸丙烯酯70.561%。邻氯丙醇转化率96.3%,碳酸丙烯酯选择性91.3%,碳酸丙烯酯收率87.9%。

Claims (5)

1.一种合成碳酸丙烯酯的方法,其特征在于以邻氯丙醇和CO2为原料,在有机碱和无机碱催化剂作用下,在一定的反应条件合成碳酸丙烯酯。
2.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法,其特征在于所述的反应条件为,二氧化碳与邻氯丙醇的摩尔比0.1~100∶1,无机碱催化剂与邻氯丙醇的摩尔比0~1∶1,有机碱与邻氯丙醇的摩尔比为0.5~5∶1,反应温度50~140℃,反应压力0.2MPa~10MPa,反应时间0.5h~20h。
3.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法,其特征在于所述的有机碱为二乙胺、三乙胺、三丙胺或三丁胺。
4.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法,其特征在于所述的无机碱催化剂为碱金属的碳酸盐或碱土金属的碳酸盐。
5.如权利要求2所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法,其特征在于所述的碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠或碳酸镁。
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