[发明专利]一种二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯的合成方法及其在二氧化碳吸收中的应用

说明书

本发明属于碳酸酯材料技术领域，具体涉及一种二烷基‑α,ω‑亚烷基二碳酸酯的合成方法及其在二氧化碳吸收中的应用。针对现有的二烷基‑α,ω‑亚烷基二碳酸酯合成方法存在工艺效率低、不环保等缺点。本发明的技术方案是：将脂肪族二元醇、碳酸二烷基酯和固体碱催化剂混合，在常压条件下，加热反应，得到二烷基‑α,ω‑亚烷基二碳酸酯。此外本发明还提供一种将二烷基‑α,ω‑亚烷基二碳酸酯应用于二氧化碳吸收的方法。本发明适用于药物、化妆品、香料、电解液、生物医药和聚合物等工业。

技术领域

本发明属于碳酸酯材料技术领域，具体涉及一种二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯的合成方法及其在二氧化碳吸收中的应用。

背景技术

二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯无毒、无污染，主要用于药物、化妆品、香料、电解液、生物医药和聚合物工业。其合成方法主要有光气法、氧化羰基化法和酯交换法。传统光气法由于安全和环境问题，正逐步被淘汰；氧化羰基化法所用催化剂昂贵且催化效率较低，限制了其工业化发展；而酯交换法反应条件温和、反应过程简单、无需额外加入溶剂、产物收率高和原料污染小。

目前，酯交换合成二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯主要采用季膦盐、金属羰基配合物和吸附剂4A分子筛等催化剂。M.Selva等(OrganicBiomolecular Chemistry 2014,12:4143–4155)研究了甲基三辛基膦碳酸甲酯盐在该类反应中的催化性能，二元醇转化率99％，二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯最高收率可达90％。但甲基三辛基膦碳酸甲酯盐为均相催化剂，存在分离、回收、环境污染的问题。R.I.Khusnutdinov等(Russian Journal ofOrganic Chemistry.2014,50:948–952)以八羰基合二钴为催化剂，二元醇转化率可达100％，二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯最高收率可达98％。但金属羰基配合物制备工艺复杂、稳定性较差、难分离和成本较高。不适宜工业化生产。S.H.Pyo等(Advanced SynthesisCatalsis.2016,358:834–839)以4A分子筛作甲醇吸附剂，二元醇转化率可达100％，二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯最高收率可达99％。但4A分子筛作为吸附剂在反应中的用量较大、易吸附产物和溶剂，严重影响了工艺的高效性。

综上所述，现有的二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯合成方法存在工艺效率低、不环保等缺点。因此，开发更为高效、廉价、制备工艺简洁和环境友好的酯交换合成二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯的方法具有重要的意义和工业化应用价值。

全球气候变暖已经引发了一系列环境问题。据评估报告，全球平均地表变暖主要取决于累积CO₂排放量。二氧化碳的捕集与封存技术被认为是稳定大气中二氧化碳浓度最快捷有效的途径。整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)和燃烧前捕集技术相结合，有望实现CO₂近零排放，成为研究的热点。燃烧前捕集最关键技术是CO₂的分离，常用的分离方法有：吸收、吸附、膜分离等，吸收法具有较好的选择性，应用较多。典型的物理吸收剂有甲醇、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等。工业化的碳酸丙烯酯吸收性能较好。N-甲基吡咯烷酮在1MPa、30℃吸收容量为0.12mol/mol(桂霞，汤志刚，费维扬.化学工程.2011,39:55-58；周学良.杭州：浙江科学技术出版社.1993,3-5)。碳酸丙烯酯在1MPa、30℃吸收容量为0.14mol/mol(李铁枝，汤志刚，胡晖，郭栋.高校化学工程学报.2012,26:1-6)。

但是，现有的CO₂吸收剂的吸收能力仍然较低，还有提升的空间。

发明内容

针对现有的二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯合成方法存在工艺效率低、不环保等缺点。本发明提供一种二烷基-α,ω-亚烷基二碳酸酯的合成方法，其目的在于：使得合成具有高效、廉价、制备工艺简洁和环境友好的优点。