專利名稱：：一種碳酸二甲酯的催化合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及甲醇和二氧化碳合成碳酸二甲酯的方法。
背景技術(shù)：
：碳酸二甲酯(DMc)作為一種"綠色"化工產(chǎn)品具有廣泛的用途。其分子中所含的IX:o]，可替代有毒的光氣作羰基化的試劑；分子中所含的[_CH3]，可替代有毒的硫酸二甲酯作甲基化的試劑；分子中所含的[CH30_]，可作甲氧基化的試劑；它還能與許多有機(jī)物互溶而作為溶劑使用；也能作為汽油添加劑來提高其辛烷值。由于傳統(tǒng)的合成碳酸二甲酯的方法中，存在原料毒性大、設(shè)備投資大和/或?qū)Νh(huán)境有較大污染等缺點(diǎn)，所以，在目前，用二氧化碳(C02)和甲醇(CH3OH)來直接合成碳酸二甲酯的方法就日益受到了人們的關(guān)注，因為該方法不但原料易得、成本相對較低、對環(huán)境基本無污染，而且還能降低二氧化碳的排放。申請?zhí)枮?0111405.0、名稱為《超臨界條件下二氧化碳與甲醇直接合成碳酸二甲酯的方法》和專利號為01102306.6、名稱為《一種由二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的方法》均是這類方法。前者用金屬鎂(Mg)或碳酸鉀(K2C03)與碘甲垸(CH3I)的混合物為催化劑，在30190'C和壓力4.59.0Mpa的條件下，反應(yīng)414小時。后者在主催化劑1^03和助催化劑CH3l的存在下，加入脫水劑4A分子篩，在溫度為7292'C的條件下，密封反應(yīng)612小時。其中，后者在披露"密封反應(yīng)"時，雖然在其方案和實施例中均沒有指出該密封環(huán)境下是否再加壓，但把其說明書中的其他部分聯(lián)系起來理解后，完全可以認(rèn)為后者在密封環(huán)境下是要加壓的、且其壓力范圍不比前者的低。也即它們均必須在壓力容器內(nèi)進(jìn)行合成。這樣一來，不但所用設(shè)備條件要求高、設(shè)備費(fèi)用大，而且操作不便利，安全性也不高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供一種不需要格外加壓即可進(jìn)行的碳酸二甲酯的催化合成方法。實現(xiàn)所述發(fā)明目的之技術(shù)方案，是這樣一種碳酸二甲酯的催化合成方法，它與現(xiàn)有技術(shù)相同的方面是，該方法是用二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的方法。本發(fā)明的改進(jìn)之處是，該方法包括如下步驟①在微波消解罐中留足于其后充裝足夠反應(yīng)量的二氧化碳的空間之前提下，按順序加入甲醇、碳酸鉀或碳酸鈉、其陽離子為烷基咪唑離子的離子液體和碘甲烷，然后把它們攪拌均勻;在每100mL甲醇中加入的碳酸鉀或碳酸鈉為7g、加入的離子液體為59g、加入的碘甲烷為5mL;②在常壓狀態(tài)下，向微波消解罐中充裝二氧化碳?xì)怏w，并且在二氧化碳?xì)怏w充滿后，將該微波消解罐密封；③把該微波消解罐放置在微波發(fā)生器中，用微波加熱、以進(jìn)行碳酸二甲酯的催化合成反應(yīng)；微波頻率為2450MHz,微波功率為160W800W;反應(yīng)412分鐘后，取出該微波消解罐，并急速冷卻；然后取出反應(yīng)混合物，過濾、蒸餾，進(jìn)一步從得到的液態(tài)混合物中分離出碳酸二甲酯。在本發(fā)明中，是所述離子液體是促進(jìn)劑，碘甲垸和碳酸鉀或碳酸鈉是催化劑，與現(xiàn)有方法相同的是，促進(jìn)劑離子液體分離后還可以重復(fù)利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，除碳酸二甲酯的選擇性與現(xiàn)有技術(shù)的基本相當(dāng)之外，本發(fā)明方法有下列優(yōu)點(diǎn)1.反應(yīng)時間短，僅需412min;2.反應(yīng)壓力低。除微波加熱后，微波消解罐內(nèi)自然產(chǎn)生的壓力之外，不需格外加壓，所以，在設(shè)備方面不需要特別的壓力容器，操作方便而安全；下面結(jié)合具體實施方式和驗證例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。具體實施例方式一種碳酸二甲酯(DMC)的催化合成方法，它是用二氧化碳(C02)和甲醇(CH3OH)直接合成碳酸二甲酯的方法。本發(fā)明方法包括如下步驟①在微波消解罐中留足于其后充裝足夠反應(yīng)量的二氧化碳的空間之前提下，按順序加入甲醇、碳酸鉀(K2C03)或碳酸鈉(Na2C03)、其陽離子為烷基咪唑離子([Bmim])的離子液體和碘甲垸(CH3I)，然后把它們攪拌均勻；在每lOOmL甲醇中加入的碳酸鉀或碳酸鈉為7g、加入的離子液體為59g、加入的碘甲烷為5mL;②在常壓狀態(tài)下，向微波消解罐中充裝二氧化碳?xì)怏w，并且在二氧化碳?xì)怏w充滿后(也即把其內(nèi)的空氣排盡，使得二氧化碳與甲醇反應(yīng))，將該微波消解罐密封；◎把該微波消解罐放置在微波發(fā)生器中，用微波加熱、以進(jìn)行碳酸二甲酯的催化合成反應(yīng)；微波頻率為2450MHz，微波功率為160W800W;反應(yīng)412分鐘后，取出該微波消解罐，并急速冷卻；然后取出反應(yīng)混合物，過濾、蒸餾，進(jìn)一步從得到的液態(tài)混合物中分離出碳酸二甲酯(分離出碳酸二甲酯與現(xiàn)有方法相同，不贅述)。進(jìn)一步講，與本發(fā)明所用離子液體的陰離子，為氯離子、四氟硼酸陰離子或六氟磷酸陰離子，即這些離子液體分別是[Bmim]Cl、[Bmim]BF4或[Bmim]PF6。本發(fā)明在實驗室進(jìn)行過驗證。在驗證中，是對第④步過濾、蒸餾后所得到液態(tài)混合物，進(jìn)行氣相色譜分析后、而計算出碳酸二甲酯的選擇性。各驗證例中，所用甲醇均為10mL，所用碘甲烷均為0.5mL;不同之處與驗證結(jié)果見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1.一種碳酸二甲酯的催化合成方法，該方法是用二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的方法，其特征是，該方法包括如下步驟①在微波消解罐中留足于其后充裝足夠反應(yīng)量的二氧化碳的空間之前提下，按順序加入甲醇、碳酸鉀或碳酸鈉、其陽離子為烷基咪唑離子的離子液體和碘甲烷，然后把它們攪拌均勻；在每100mL甲醇中加入的碳酸鉀或碳酸鈉為7g、加入的離子液體為5～9g、加入的碘甲烷為5mL；②在常壓狀態(tài)下，向所述微波消解罐中充裝二氧化碳?xì)怏w，并且在二氧化碳?xì)怏w充滿后，將該微波消解罐密封；③把該微波消解罐放置在微波發(fā)生器中，用微波加熱、以進(jìn)行碳酸二甲酯的催化合成反應(yīng)；微波頻率為2450MHz，微波功率為160W～800W；④反應(yīng)4～12min后，取出該微波消解罐，并急速冷卻；然后取出反應(yīng)混合物，過濾、蒸餾，進(jìn)一步從得到的液態(tài)混合物中分離出碳酸二甲酯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳酸二甲酯的催化合成方法，其特征是，所述其陽離子為烷基咪唑離子的離子液體，其陰離子為氯離子、四氟硼酸陰離子或六氟磷酸陰離子。全文摘要一種碳酸二甲酯(DMC)的催化合成方法，該方法包括按順序向微波消解罐中加入甲醇、碳酸鉀或碳酸鈉、離子液體和碘甲烷，然后把它們攪拌均勻；在常壓狀態(tài)下，向微波消解罐中充滿二氧化碳?xì)怏w；用微波加熱；反應(yīng)4～12min后，取出該微波消解罐，并急速冷卻；最后過濾、蒸餾，分離出碳酸二甲酯的步驟。本發(fā)明反應(yīng)時間短，反應(yīng)壓力低，操作方便而安全。文檔編號C07C69/00GK101671253SQ200910190908公開日2010年3月17日申請日期2009年9月21日優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日發(fā)明者劉作華,吳云峰,岳統(tǒng)洲,李鄭飛,軍杜,陶長元申請人:重慶大學(xué)