專利名稱：一種合成碳酸丙烯酯的方法
所屬領域本發明屬于一種合成碳酸丙烯酯的方法，具體的說涉及一種由二氧化碳和1，2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的方法。
背景技術：
碳酸丙烯酯(PC)不僅是一種性能優良的高沸點、高極性有機溶劑，而且還是重要的有機化學品，在有機合成中發揮著十分重要的作用。尤其是PC與甲醇的酯交換反應已經成為工業上生產碳酸二甲酯(DMC)的主要工藝之一。但是，該方法在反應過程中不可避免有大量的副產物1，2-丙二醇(PG)生成，如果能利用PG為原料直接合成出PC，該工藝將變得的更有意義和前景。近年來，利用PG和尿素的醇解反應來合成PC的研究取得了一定的進展。然而，更為理想的選擇是由二氧化碳和PG反應直接合成出PC，這樣不僅PG被循環使用，還充分利用了“溫室氣體”二氧化碳。

發明內容
本發明的目的是提供了一種合成碳酸丙烯酯的高效、無污染、低成本的方法。
本發明的反應的方程式如下 本發明采用過渡金屬鹵化物作為催化劑，在乙腈存在的條件下，由二氧化碳和1，2-丙二醇有效的合成了碳酸丙烯酯。通過乙腈的水解可以除去反應過程中生成的一部分水，這樣打破了原有的熱力學平衡，極大的提高了碳酸丙烯酯的產率。因此，乙腈在該反應體系中不僅是溶劑，同時它還起到了脫水劑的作用，促進了反應的進行。
反應的主要副產物是乙酰胺和丙二醇-2-乙酸酯(PG-2-acetate)，這是由于乙腈水解造成的。乙腈水解會生成乙酰胺，乙酰胺在該反應條件下能夠繼續和1，2-丙二醇發生反應生成丙二醇-2-乙酸酯和氨氣。
本發明的合成方法包括如下步驟按乙腈與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始壓力為0.5～30MPa，反應溫度為50～300℃；反應時間為4～40h。
如上所述的催化劑是過渡金屬元素的鹵化物，包括Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+等，其中包括含有結晶水和非結晶水的鹵化物。
本發明的優點如下1)反應原料廉價易得，因此合成過程的經濟性非常顯著；2)能夠有效的利用了酯交換法的副產物1，2-丙二醇和溫室氣“二氧化碳”。
3)利用乙腈作為脫水劑極大的提高了碳酸丙烯酯的產率和1，2-丙二醇的轉化率，為有效的由二氧化碳和1，2-丙二醇反應合成碳酸丙烯酯提供了一條新的思路。
具體實施例方式
實施例1.催化劑為FeCl3(無水氯化鐵)稱取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5∶1；二氧化碳初始壓力2.0MPa；反應溫度230℃；反應時間為15h。
所得結果如下

實例2.催化劑為FeCl3·6H2O(六水氯化鐵)稱取6g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為4∶1；二氧化碳初始壓力10.0MPa；反應溫度180℃；反應時間為10h。
所得結果如下


實例3.催化劑為FeCl2(無水氯化亞鐵)稱取15g 1，2-丙二醇和5g乙腈配成混合溶液；催化劑0.1g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為1∶1；二氧化碳初始壓力6.0MPa；反應溫度150℃；反應時間為20h。
所得結果如下

實例4.催化劑為FeCl2·4H2O(四水氯化亞鐵)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為5∶1；二氧化碳初始壓力8.0MPa；反應溫度120℃；反應時間為30h。
所得結果如下

實例5.催化劑為CoCl2·6H2O(六水氯化鈷)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑1.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為20∶1；二氧化碳初始壓力20.0MPa；反應溫度150℃；反應時間為25h。
所得結果如下

實例6.催化劑為CoCl2(無水氯化鈷)稱取8g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為15∶1；二氧化碳初始壓力15.0MPa；反應溫度100℃；反應時間為20h。
所得結果如下

實例7.催化劑為NiCl2·6H2O(六水氯化鎳)稱取10g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1∶1；二氧化碳初始壓力0.5MPa；反應溫度50℃；反應時間為30h。
所得結果如下

實例8.催化劑為NiCl2(無水氯化鎳)稱取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5∶1；二氧化碳初始壓力1.0MPa；反應溫度150℃；反應時間為40h。
所得結果如下

實例9.催化劑為CrCl3·6H2O(六水氯化鉻)稱取20g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為8∶1；二氧化碳初始壓力15.0MPa；反應溫度180℃；反應時間為15h。
所得結果如下

實例10.催化劑為CrCl3(無水氯化鉻)稱取5g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為30∶1；二氧化碳初始壓力25.0MPa；反應溫度280℃；反應時間為30h。
所得結果如下

實例11.催化劑為CuCl2(無水氯化銅)稱取1g 1，2-丙二醇和20g乙腈配成混合溶液；催化劑0.1g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為50∶1；二氧化碳初始壓力30.0MPa；反應溫度300℃；反應時間為4h。
所得結果如下

實例12.催化劑為CuCl2·2H2O(二水氯化銅)稱取5g 1，2-丙二醇和15g乙腈配成混合溶液；催化劑1.0g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為5∶1；二氧化碳初始壓力10.0MPa；反應溫度160℃；反應時間為10h。
所得結果如下

實例13.催化劑為ZnCl2稱取10g 1，2-丙二醇和10g乙腈配成混合溶液；催化劑2.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為15∶1；二氧化碳初始壓力25.0MPa；反應溫度120℃；反應時間為30h。
所得結果如下

實例14.催化劑為AlCl3稱取20g 1，2-丙二醇和8g乙腈配成混合溶液；催化劑0.5g；二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為10∶1；二氧化碳初始壓力15.0MPa；反應溫度100℃；反應時間為10h。
所得結果如下

權利要求
1.一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于包括如下步驟按乙腈與1，2-丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2-丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2-丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2-丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始壓力為0.5～30MPa，反應溫度為50～300℃；反應時間為4～40h。
2.如權利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的催化劑是過渡金屬元素的鹵化物。
3.如權利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的過渡金屬元素為Fe3+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cr3+或Zn2+。
4.如權利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于所述的過渡金屬元素的鹵化物為含有結晶水或非結晶水的鹵化物。
全文摘要
一種合成碳酸丙烯酯的方法是按乙腈與1，2－丙二醇的摩爾比為0.5～50∶1將乙腈與1，2－丙二醇制成混合溶液，加入催化劑，催化劑的用量為催化劑與1，2－丙二醇的重量比0.5～50∶100，二氧化碳與1，2－丙二醇的摩爾比為0.1～50∶1，二氧化碳初始壓力為0.5～30MPa，反應溫度為50～300℃；反應時間為4～40h。本發明具有反應原料廉價易得，利用乙腈作為脫水劑極大的提高了碳酸丙烯酯的產率和1，2－丙二醇的轉化率的優點。
文檔編號C07D317/00GK101029040SQ20071006170
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者孫予罕, 黃世勇, 魏偉, 趙寧, 肖福魁, 李軍平 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所