一种丙三醇碳酸酯的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种丙三醇碳酸酯的合成方法。采用尿素、丙三醇为原料，在催化剂的存在下，反应过程中通过减压移走反应产生的氨气合成丙三醇碳酸酯。本发明专利技术与现有技术相比具有催化剂制备简单，易于实现规模制备，催化剂用量少，催化剂稳定性高，重复使用活性仍然保持稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种尿素和丙三醇反应制备丙三醇碳酸酯的方法。
技术介绍
丙三醇碳酸酯(GC)是一种无色的质子极性溶剂，无毒，具有较高沸点。GC为生物基化学品，可广泛用作反应中间体，如合成重要的有机中间体缩水甘油醚。GC也可与异氰酸盐、丙烯酸酯类产品反应，用于涂料、胶黏剂和润滑剂等领域(W0 2008142374)。此外，GC 具有优异的溶解性能，可广泛用于个人护理品等领域(DE 10323703-A1)。GC可以用于合成聚合物如聚酯，聚碳酸酯，聚氨基甲酸酯，聚酰胺等。GC及其衍生物可替代碳酸乙(丙)酯用于锂离子电池的电解液，CO2分离膜。GC最初由光气合成(US 2446145)，但是由于此路线中使用剧毒光气，限制了此路线的进一步开发应用。GC也可以由CO氧化羰化合成，但是CO剧毒，与氧气混合有爆炸等严重的安全隐患。GC也可由丙三醇与碳酸乙烯酯(JP63^663)或DMC (CN 101717338)酯交换合成GC，但是此路线存在原料价格较高的限制。CO2与丙三醇直接合成GC也有报道，但是由于(X)2的化学惰性，其收率仅为7%。由尿素与丙三醇在Lewis酸催化剂作用下合成GC也有报道(US6025504)，收率较高(> 80% )0合成尿素所需原料二氧化碳，以及其另一原料氨气合成所需的氢气，均可以经由煤化工路线制备。现在市场上尿素的产量大于需求量，开发尿素的下游产品，可以带动和拓宽整个煤化工产业链条的发展。GC具有广泛的用途，由尿素为原料与丙三醇反应的路线由于原料成本低廉，过程环境友好，具有重要的社会经济意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术选择单一金属氧化物或复合金属氧化物催化剂它能够有效地催化尿素与丙三醇合成丙三醇碳酸酯。—种丙三醇碳酸酯的合成方法，其特征在于采用尿素、丙三醇为原料，在催化剂的存在下，反应过程中通过减压移走反应产生的氨气合成丙三醇碳酸酯；所述催化剂的组分为铁、镁、铝、镧、铈、钇中的一种或两种金属氧化物的复合，其中两种金属元素的摩尔比 0. 1 5。本专利技术所述反应温度120 150°C，反应时间1 汕。本专利技术反应过程中减压的压力范围为1 5KPa。所述催化剂用量为尿素用量的0. 5 3wt%。所述丙三醇与尿素摩尔比为1 3 1。所述催化剂的活性组分的前驱体为硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、硫酸盐或卤化物。所述催化剂的制备方法为沉淀法，共沉淀法，所用沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素，磷酸钠，磷酸氢二钠，磷酸二氢钠中的一种或两种的混合O本专利技术实验室的实施过程为在玻璃反应釜中加入金属氧化物催化剂，尿素和丙三醇，然后减压条件下(1 5KPa)，升温至120 150°C，反应1 池。反应结束，待反应液冷却后，通过沉降或过滤分离回收催化剂，所得催化剂经乙醇或丙酮简单清洗干燥后，即可重复使用。反应后产物经气相色谱(GC)、气质联用(GC-MQ进行定性定量分析，主要的副产物为2-氧-1，3-二氧戊环氨基甲酸甲酯。在优化的反应条件下，尿素转化率100%，丙三醇碳酸酯选择性> 88 %，主要副产物2-氧-1，3- 二氧戊环氨基甲酸甲酯选择性2 %，尿素分解生成的(X)2选择性< 10%。本专利技术与现有技术相比的优势1.催化剂制备简单，易于实现规模制备。2.催化剂用量少，仅为尿素用量的lwt%。3.催化剂稳定性高，重复使用10次活性仍然保持稳定。分析条件反应后产物采用Agilent Technologies 6820气相色谱系统定量分析。色谱条件为色谱柱30111乂0.25111111乂0.33 4111的毛细管，氢火焰离子化(FID)检测器。定性分析利用 HP 6890/5973 GC-MS 完成，该 HP 6890/5973 GC-MS 具有 30mX0. 25mmX0. 33 μ m 的毛细管及带有NIST光谱数据库的化学工作站。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步进行阐述，但这些实施例不应理解为对本专利技术的任何限制。实施例1硝酸铈配制0. 5mol/L水溶液，用lmol/L Na2CO3水溶液滴定至pH = 8 9，老化， 过滤，干燥，焙烧，得淡黄色固体，标记为Ce02。6g尿素，18.4g丙三醇，0.06g催化剂CeO2，加入50ml的带回流装置的圆底烧瓶， 减压条件下(2. 6KPa)，130°C反应池。反应混合液冷却至室温，催化剂通过过滤回收，滤液中加入1，4- 二氧六环作为内标物，主要副产物为2-氧-1，3- 二氧戊环氨基甲酸甲酯，选择性6 %，尿素分解生成的CO2选择性22 %，分析结果如下权利要求1.，其特征在于采用尿素、丙三醇为原料，在催化剂的存在下，反应过程中通过减压移走反应产生的氨气合成丙三醇碳酸酯；所述催化剂的组分为铁、镁、铝、镧、铈、钇中的一种或两种金属氧化物的复合，其中两种金属元素的摩尔比 0. 1 5。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于反应温度120 150°C，反应时间1 池。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于反应过程中减压的压力范围为1 5KPa。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂用量为尿素用量的0.5 3wt%。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于丙三醇与尿素摩尔比为1 3 1。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂的活性组分的前驱体为硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、硫酸盐或商化物。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂的制备方法为沉淀法，共沉淀法，所用沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素，磷酸钠，磷酸氢二钠， 磷酸二氢钠中的一种或两种的混合。全文摘要本专利技术公开了。采用尿素、丙三醇为原料，在催化剂的存在下，反应过程中通过减压移走反应产生的氨气合成丙三醇碳酸酯。本专利技术与现有技术相比具有催化剂制备简单，易于实现规模制备，催化剂用量少，催化剂稳定性高，重复使用活性仍然保持稳定。文档编号C07D317/36GK102464646SQ20101055162公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日专利技术者何昱德, 刘世民, 卢六斤, 王利国, 田雄, 邓友全, 马祥元 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓友全，王利国，田雄，刘世民，马祥元，何昱德，卢六斤，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：