[发明专利]一种合成缩水甘油的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及缩水甘油合成领域，具体地说，涉及一种以碳酸二甲酯与甘油为原料合成缩水甘油的方法。

背景技术

缩水甘油，又名2，3-环氧-1-丙醇，或2，3-环氧丙醇，主要用作塑料和纤维改性剂，表面活性剂，食品储藏剂，杀菌剂等。此外，它作为一种重要的化工中间体广泛应用于塑料、纺织、医药、化妆品、食品等领域。

缩水甘油的传统生产工艺是丙烯醇环氧化法，其原料丙烯醇的价格较高，工艺流程长，且生成大量低附加值的副产物(Journal of the American Chemical Society，1960，82，1267)。近年来，由于生物柴油产业的发展，副产甘油的增多，以甘油为原料制备缩水甘油的方法开始得到关注。如(1)将甘油先与氯化氢反应生成3-氯-1，2-丙二醇，再通过碱处理得到缩水甘油(精细化工，2007，24，517；CN101044130；化工进展，2010，29，176-181)，此方法存在选择性低、副产物多、含氯有机废水排放量大等缺陷；(2)将甘油先与有机碳酸酯反应生成碳酸甘油酯，再通过高温脱去二氧化碳，生成缩水甘油，此方法也需要两步反应完成，且反应温度较高，容易造成缩水甘油的聚合(US2636040，1953；US2856413，1958；US6316641，2001)；(3)以碳酸二甲酯与甘油为原料，在催化剂的作用下，一步反应获得缩水甘油，此方法具有反应流程短、反应条件温和及收率高等优点。

AshutoshA.Kelkar等以离子液体为催化剂，首次由碳酸二甲酯和甘油一步反应得到缩水甘油(Catalysis Communications，2012，27，184)。然而，它们采用的离子液体催化剂价格较高，且易溶于反应体系。由于此反应过程中除了生成缩水甘油外，还将难以避免的生成高沸点的副产物碳酸甘油酯，导致均相的离子液体催化剂很难与产物分离，分离能耗较高。

因此，如何实现一种分离简单、条件温和、反应流程短的缩水甘油合成方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种合成缩水甘油的方法，该方法可以在温和的条件下高效合成缩水甘油，并可以解决现有技术分离困难的问题。

本发明合成缩水甘油的方法，以碳酸二甲酯与甘油为原料在催化剂作用下合成得到缩水甘油，其中，所述催化剂包含碱金属硅酸盐，反应物与催化剂之间为非均相体系。

进一步地，所述碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的任一种或其混合物。

进一步地，所述碳酸二甲酯与甘油的物质的量之比为1∶1～10∶1。

进一步地，所述碳酸二甲酯与甘油的物质的量之比为2∶1～5∶1。

进一步地，反应完毕后经减压蒸馏分离低沸点的生成物，高沸点的生成物与所述催化剂通过过滤分离。

其中，低沸点的生成物为缩水甘油与甲醇，高沸点的生成物为碳酸甘油酯。

进一步地，所述催化剂的用量为原料甘油重量的0.5～15％。

进一步地，所述催化剂的用量为原料甘油重量的2～8％。

进一步地，反应温度为50～250℃。

进一步地，以微波的方式对反应物加热，反应时间为3～30min。

进一步地，以油浴或水浴的方式对反应物加热，反应时间为30～180min。

本发明所涉及的碳酸二甲酯与甘油一步合成缩水甘油的反应为碱催化反应，催化剂的碱性越强，活性越高，对产物缩水甘油的选择性也越高。本发明采用的催化剂包含碱金属硅酸盐，它是一种具有强碱性的廉价固体碱，与反应物、产物为非均相体系。本发明具有以下优点：催化剂价格低廉、无毒，且不溶于反应体系，易于回收与重复使用；反应条件温和，产物的选择性与收率较高；联产物碳酸甘油酯也具有高附加值。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

实施例1