一种碳酸乙烯酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及有机合成技术领域，尤其是一种碳酸乙烯酯的制备方法。该种碳酸乙烯酯的制备方法，以碳酸酯和乙二醇为原料，低共熔溶剂为催化剂，反应合成碳酸乙烯酯；碳酸酯为碳酸二甲酯或碳酸二乙酯；所述低共熔溶剂由氯化胆碱和尿素按照摩尔比1:2制成。本发明专利技术的一种碳酸乙烯酯的制备方法，原料价廉易得、制备方法简便、低毒且易生物降解，低共熔溶剂易于与产物分离，循环利用10次后活性未见明显降低，符合绿色化工和清洁生产的发展要求，有良好的经济、社会和环境效益。社会和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸乙烯酯的制备方法


[0001]本专利技术涉及有机合成
，尤其是一种碳酸乙烯酯的制备方法。

技术介绍

[0002]碳酸乙烯酯(EC)是优良的高沸点溶剂和有机合成中间体，具有毒性低、腐蚀性小等优点，广泛应用在材料合成、塑料、纺织及电化学等领域，市场应用前景广阔，被称为21世纪绿色基础化工原料。
[0003]碳酸乙烯酯的合成方法主要包括光气法、酯交换法、卤代醇法、环氧乙烷和CO2合成法、尿素醇解法。光气法是碳酸乙烯酯传统的生产方法，但其存在工艺较复杂、收率低、成本高等缺点，而且光气毒性大，污染严重而逐渐被淘汰。环氧乙烷和CO2合成法是目前工业上的主要生产方法，具有固定温室气体二氧化碳、工艺流程短等优点；但该反应是体积缩小反应，高压条件有利于反应的进行，所以需要较苛刻的条件并且催化剂的选取和后续分离是影响反应的难点所在。尿素醇解法是以尿素和乙二醇为原料，1991年，Su等首先提出了尿素与二元醇在含锡催化剂存在下制备碳酸乙烯酯，其方法中尿素的转化率不到66％。近年来利用尿素醇解合成EC的研究取得了很大的进展，Bhadauri等利用ZnO
‑
Cr2O3作催化剂，150℃减压条件下EC收率达到85.75％。Zhou等采用Zn
‑
Pb混合碳酸盐催化尿素醇解合成碳酸丙烯酯(PC)，发现PbCO3和Zn5(CO3)2(OH)6的协同作用明显提高了催化剂活性，PC收率达到96.3％，并且弱碱性更有利于这种协同作用的提高。
[0004]就目前的研究情况来看，如何提供一种碳酸乙烯酯的制备方法，其制备原料和工艺价格低廉，制备方法简单，制得的碳酸乙烯酯便于储存，采用的低共熔溶剂是可生物降解的并且有良好的生物相容性和无毒性，这是本领域技术人员值得研究的课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种碳酸乙烯酯的制备方法，原料价廉易得、制备方法简便、低毒且易生物降解，低共熔溶剂可循环利用，符合绿色化工和清洁生产的发展要求，有良好的经济、社会和环境效益。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0007]一种碳酸乙烯酯的制备方法，包括如下制备步骤：
[0008](1)以乙二醇和碳酸酯为原料，氯化胆碱
‑
尿素((0.8
‑
1.2):(1.7
‑
2.2))组成的低共熔溶剂(ChCl/urea DES)为催化剂，反应合成碳酸乙烯酯；
[0009](2)反应过程中不断蒸出副产物醇，反应结束后，继续蒸馏得碳酸乙烯酯，剩余DES可循环利用。
[0010]反应路线如下：
[0011][0012]其中：R为甲基或乙基。
[0013]优选的，步骤(1)中所述的低共熔溶剂制备方法为：将氯化胆碱和尿素按摩尔比(0.8
‑
1.2):(1.7
‑
2.2)加入单口烧瓶中，70
‑
100℃下反应25
‑
35min，反应结束后将体系冷却至室温，真空干燥，得到无色透明的低共熔溶剂。
[0014]优选的，步骤(1)中所述的碳酸酯为碳酸二甲酯或碳酸二乙酯，更优选碳酸二甲酯。
[0015]优选的，步骤(1)中所述的乙二醇与碳酸酯的摩尔比1：(2
‑
10)，更优选摩尔比为1:3。
[0016]优选的，步骤(1)中所述的低共熔溶剂的用量为低共熔溶剂的用量为乙二醇质量的1
‑
20％，更优选用量为乙二醇质量的10％。
[0017]优选的，步骤(1)中所述反应温度为80
‑
150℃，优选温度为100℃。
[0018]优选的，步骤(2)中反应终点的判断方式是气相色谱检测乙二醇的含量小于0.5％(面积归一法)；
[0019]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的一种碳酸乙烯酯的制备方法具有以下优点：原料价廉易得、制备方法简便、低毒且易生物降解，低共熔溶剂易于与产物分离，循环利用10次后活性未见明显降低，符合绿色化工和清洁生产的发展要求，有良好的经济、社会和环境效益。
具体实施方式
[0020]实施例1低共熔溶剂(DES)的制备
[0021]将氯化胆碱(140.0g，1.0mol)和尿素(120.0g，2.0mol)加入500mL单口烧瓶中，在80℃下反应30min，反应结束后将体系冷却至室温，真空干燥，得到无色透明的DES。
[0022]实施例2一种碳酸乙烯酯的制备方法
[0023]将乙二醇(62.0g，1.0mol)、碳酸二甲酯(270.0g，3.0mol)和DES(6.2g)加入到三口烧瓶中，100℃反应至气相色谱检测乙二醇的含量小于0.5％(面积归一法)，反应过程中不断蒸出甲醇，反应结束后，继续蒸馏得碳酸乙烯酯84.0g，收率为95.4％，气相纯度98％。
[0024]将新鲜的原料直接加到蒸馏过的反应瓶中重复反应，实验结果如下：
[0025][0026]实施例3一种碳酸乙烯酯的制备方法
[0027]将乙二醇(62.0g，1.0mol)、碳酸二乙酯(354g，3.0mol)和DES(6.2g)加入到三口烧瓶中，130℃反应至气相色谱检测乙二醇的含量小于0.5％(面积归一法)，反应过程中不断蒸出乙醇，反应结束后，继续蒸馏得碳酸乙烯酯83.0g，收率为94.3％，纯度98％。
[0028]将新鲜的原料直接加到蒸馏过的反应瓶中重复反应，实验结果如下：
[0029][0030]实施例4一种碳酸乙烯酯的制备方法
[0031]将乙二醇(62.0g，1.0mol)，碳酸二甲酯(180g，2.0mol)和DES(6.2g)加入到三口烧瓶中，100℃反应，过程中气相跟踪检测，发现乙二醇反应不完全，分析原因是反应过程中，碳酸二甲酯和甲醇共沸蒸出后，导致瓶内碳酸二甲酯量不足，并且导致副反应增加，待体系内碳酸二甲酯含量小于1％时，蒸馏得碳酸乙烯酯57.5g，收率为65.3％，纯度95％。
[0032]实施例5一种碳酸乙烯酯的制备方法
[0033]将乙二醇(62.0g，1.0mol)，碳酸二乙酯(236g，2.0mol)和DES(6.2g)加入到三口烧瓶中，130℃反应，与实施例4中碳酸二甲酯存在一样的问题，待体系内碳酸二乙酯含量小于1％时，共蒸得碳酸乙烯酯60.5g，收率68.4％，纯度95％。
[0034]上述具体实施方式仅是本专利技术的具体个案，本专利技术的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本专利技术权利要求书且任何所属
的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本专利技术的专利保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于：以碳酸酯和乙二醇为原料，低共熔溶剂为催化剂，反应合成碳酸乙烯酯，化学式反应式如下：2.根据权利要求1所述的一种碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于：所述碳酸酯为碳酸二甲酯或碳酸二乙酯，化学反应式中的R为甲基或乙基。3.根据权利要求1所述的一种碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于：所述低共熔溶剂由氯化胆碱和尿素按照摩尔比(0.8
‑
1.2):(1.7
‑
2.2)制成。4.根据权利要求3所述的一种碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于：所述低共熔溶剂由氯化胆碱和尿素按照摩尔比1:2制成。5.根据权利要求3或4所述的一种碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于：所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：将氯化胆碱和尿素按规定摩尔比加入单口烧瓶中，在70
‑
100℃下反应25
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，王晓玲，王芳芳，林海飞，
申请(专利权)人：威海明远新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：