专利名称：一种合成碳酸丙烯酯的方法
所属领域本发明属于一种合成碳酸丙烯酯的方法，具体的说涉及一种由二氧化碳和1，2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的方法。
背景技术：
碳酸丙烯酯(PC)不仅是一种性能优良的高沸点、高极性有机溶剂，而且还是重要的有机化学品，在有机合成中发挥着十分重要的作用。尤其是PC与甲醇的酯交换反应已经成为工业上生产碳酸二甲酯(DMC)的主要工艺之一。但是，该方法在反应过程中不可避免有大量的副产物1，2-丙二醇(PG)生成，如果能利用PG为原料直接合成出PC，该工艺将变得的更有意义和前景。近年来，利用PG和尿素的醇解反应来合成PC的研究取得了一定的进展。然而，更为理想的选择是由二氧化碳和PG反应直接合成出PC，这样不仅PG被循环使用，还充分利用了“温室气体”二氧化碳。
发明内容
本发明的目的是提供了一种合成碳酸丙烯酯的高效、无污染、低成本的方法。
本发明的反应的方程式如下 本发明采用过渡金属卤化物作为催化剂，在乙腈存在的条件下，由二氧化碳和1，2-丙二醇有效的合成了碳酸丙烯酯。通过乙腈的水解可以除去反应过程中生成的一部分水，这样打破了原有的热力学平衡，极大的提高了碳酸丙烯酯的产率。因此，乙腈在该反应体系中不仅是溶剂，同时它还起到了脱水剂的作用，促进了反应的进行。
反应的主要副产物是乙酰胺和丙二醇-2-乙酸酯(PG-2-acetate)，这是由于乙腈水解造成的。乙腈水解会生成乙酰胺，乙酰胺在该反应条件下能够继续和1，2-丙二醇发生反应生成丙二醇-2-乙酸酯和氨气。
本发明的合成方法包括如下步骤按乙腈与1，2-丙二醇的摩尔比为0.5～50∶1将乙腈与1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化剂，催化剂的用量为催化剂与1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为0.1～50∶1，二氧化碳初始压力为0.5～30MPa，反应温度为50～300℃；反应时间为4～40h。
如上所述的催化剂是过渡金属元素的卤化物，包括Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+等，其中包括含有结晶水和非结晶水的卤化物。
本发明的优点如下1)反应原料廉价易得，因此合成过程的经济性非常显著；2)能够有效的利用了酯交换法的副产物1，2-丙二醇和温室气“二氧化碳”。
3)利用乙腈作为脱水剂极大的提高了碳酸丙烯酯的产率和1，2-丙二醇的转化率，为有效的由二氧化碳和1，2-丙二醇反应合成碳酸丙烯酯提供了一条新的思路。
具体实施例方式
实施例1.催化剂为FeCl3(无水氯化铁)称取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化剂0.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为0.5∶1；二氧化碳初始压力2.0MPa；反应温度230℃；反应时间为15h。
所得结果如下
实例2.催化剂为FeCl3·6H2O(六水氯化铁)称取6g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化剂1.0g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为4∶1；二氧化碳初始压力10.0MPa；反应温度180℃；反应时间为10h。
所得结果如下
实例3.催化剂为FeCl2(无水氯化亚铁)称取15g 1，2-丙二醇和5g乙腈配成混合溶液；催化剂0.1g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为1∶1；二氧化碳初始压力6.0MPa；反应温度150℃；反应时间为20h。
所得结果如下
实例4.催化剂为FeCl2·4H2O(四水氯化亚铁)称取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化剂2.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为5∶1；二氧化碳初始压力8.0MPa；反应温度120℃；反应时间为30h。
所得结果如下
实例5.催化剂为CoCl2·6H2O(六水氯化钴)称取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化剂1.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为20∶1；二氧化碳初始压力20.0MPa；反应温度150℃；反应时间为25h。
所得结果如下
实例6.催化剂为CoCl2(无水氯化钴)称取8g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化剂2.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为15∶1；二氧化碳初始压力15.0MPa；反应温度100℃；反应时间为20h。
所得结果如下
实例7.催化剂为NiCl2·6H2O(六水氯化镍)称取10g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化剂0.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为0.1∶1；二氧化碳初始压力0.5MPa；反应温度50℃；反应时间为30h。
所得结果如下
实例8.催化剂为NiCl2(无水氯化镍)称取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化剂0.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为0.5∶1；二氧化碳初始压力1.0MPa；反应温度150℃；反应时间为40h。
所得结果如下
实例9.催化剂为CrCl3·6H2O(六水氯化铬)称取20g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化剂1.0g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为8∶1；二氧化碳初始压力15.0MPa；反应温度180℃；反应时间为15h。
所得结果如下
实例10.催化剂为CrCl3(无水氯化铬)称取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化剂0.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为30∶1；二氧化碳初始压力25.0MPa；反应温度280℃；反应时间为30h。
所得结果如下
实例11.催化剂为CuCl2(无水氯化铜)称取1g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化剂0.1g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为50∶1；二氧化碳初始压力30.0MPa；反应温度300℃；反应时间为4h。
所得结果如下
实例12.催化剂为CuCl2·2H2O(二水氯化铜)称取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化剂1.0g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为5∶1；二氧化碳初始压力10.0MPa；反应温度160℃；反应时间为10h。
所得结果如下
实例13.催化剂为ZnCl2称取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化剂2.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为15∶1；二氧化碳初始压力25.0MPa；反应温度120℃；反应时间为30h。
所得结果如下
实例14.催化剂为AlCl3称取20g 1，2-丙二醇和8g乙腈配成混合溶液；催化剂0.5g；二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为10∶1；二氧化碳初始压力15.0MPa；反应温度100℃；反应时间为10h。
所得结果如下
权利要求
1.一种合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于包括如下步骤按乙腈与1，2-丙二醇的摩尔比为0.5～50∶1将乙腈与1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化剂，催化剂的用量为催化剂与1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳与1，2-丙二醇的摩尔比为0.1～50∶1，二氧化碳初始压力为0.5～30MPa，反应温度为50～300℃；反应时间为4～40h。
2.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的催化剂是过渡金属元素的卤化物。
3.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的过渡金属元素为Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+。
4.如权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的过渡金属元素的卤化物为含有结晶水或非结晶水的卤化物。
全文摘要
一种合成碳酸丙烯酯的方法是按乙腈与1，2－丙二醇的摩尔比为0.5～50∶1将乙腈与1，2－丙二醇制成混合溶液，加入催化剂，催化剂的用量为催化剂与1，2－丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳与1，2－丙二醇的摩尔比为0.1～50∶1，二氧化碳初始压力为0.5～30MPa，反应温度为50～300℃；反应时间为4～40h。本发明具有反应原料廉价易得，利用乙腈作为脱水剂极大的提高了碳酸丙烯酯的产率和1，2－丙二醇的转化率的优点。
文档编号C07D317/00GK101029040SQ20071006170
公开日2007年9月5日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者孙予罕, 黄世勇, 魏伟, 赵宁, 肖福魁, 李军平 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所