[发明专利]一种咪唑类离子液体催化剂

说明书

一种咪唑类离子液体催化剂，涉及一种催化剂，本发明采用5wt%的叔丁醇基化1‑甲基‑3甲基咪唑为催化剂，在原料甲酸甲酯与二甘醇摩尔比8:1，反应温度为40℃，反应压力常压，反应时间4h的条件下，二甘醇转化率达到86%，产物二甘醇二甲酸酯的高达85%。用于以甲酸酯类和二甘醇为反应原料，在较低反应温度下高选择性、绿色无污染地合成二甘醇二甲酸酯的催化技术，本发明反应原料低廉易得，产物二甘醇二甲酸酯、二甘醇单甲酸酯和甲醇，在常压下沸点有明显差别，极易分离，过量的甲酸甲酯通过精馏重复使用，降低了生产成本。该反应反应条件温和，产物收率高（约73%），因此可以低能耗高效、绿色环保地生产二甘醇二甲酸酯。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是涉及一种咪唑类离子液体催化剂。

背景技术

二甘醇二甲酸酯，又名二乙二醇二甲酸酯，结构式为：HCOOCH₂CH₂OCH₂CH₂OOCH，英文常用名为：diethylene glycol diformate，二甘醇二甲酸酯为新型酯类产品，其合成和应用在文献及试剂手册中均少有报道。它的分子中含有醛基和酯基，化学性质活泼，能与多种醇、酚、胺和酯等反应，可用作硝化纤维素、醋酸纤维素的溶剂，在制药工业、有机合成、有机树脂以及油漆涂料的溶剂等诸多领域有较广泛的应用。另外由于传统增塑剂如：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯等自身具有一定毒性，会影响雄性激素的产生和传输，引起体细胞的突变等，二甘醇二甲酸酯由于其安全、无味无毒的特点，有望成为新型酯类增塑剂代替传统酯类增塑剂。

目前二甘醇二甲酸酯的合成方法为甲酸与二甘醇直接酯化法。反应方程式如下：

2 HCOOH + HOCH₂CH₂OCH₂CH₂OH → HCOOCH₂CH₂OCH₂CH₂OOCH + 2H₂O

该反应的催化剂主要为硫酸或对甲苯磺酸。但原料甲酸为腐蚀极强的有机酸，反应过程必须采用钛合金材质，明显增加设备投资成本。反应温度70-120 ℃，反应时间4-10 h，反应过程中甲酸需大量过量，甲酸和二甘醇的摩尔比为2:1-6:1，酯化收率仅为55%-61%。反应后的混合产物需通过催化精馏分离出甲酸、水、二甘醇单甲酸酯以及二甘醇二甲酸酯。甲酸又与水共沸，沸点为107.6℃，含甲酸57.5%(mol%)，还需要加压精馏分离出纯度相对较高的甲酸，能耗较高。而且，催化剂硫酸对设备腐蚀严重，后续需要水洗、中和，生产周期较长，影响生产效率。而对甲苯磺酸自身极易吸水潮解，运输及储存不方便，且价格较高。

用直接酯化法制备二甘醇二甲酸酯由于甲酸的强腐蚀性需钛合金反应设备，投资成本高，反应过程不仅会造成严重三废污染，而且酯化过程中产生的水与甲酸共沸，需用苯、甲苯或环己烷等带水剂除去，即增加了额外的设备与装置，也对原料转化率产生一定的影响。因此，亟需开辟一条高效的、绿色环保的制备二甘醇二甲酸酯的路径。

目前，二甘醇二甲酸酯仅以医药中间体的形式在湖北巨胜化学研究院，成都海品信医药科技有限公司等小规模生产，还没有很好的办法实现大规模的工业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种咪唑类离子液体催化剂，本发明以甲酸酯与二甘醇酯交换路径，高选择性合成二甘醇二甲酸酯，避免使用强腐蚀性反应原料甲酸；本发明催化活性高、选择性好，用于以甲酸酯类与二甘醇酯为原料一步高选择性合成二甘醇二甲酸酯。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种咪唑类离子液体催化剂，所述方法制备催化剂用于以甲酸酯类与二甘醇酯为原料一步高选择性合成二甘醇二甲酸酯；离子液体中阳离子是为了调控催化剂在反应体系中的物化性质，包括溶解度、黏度、密度和偶极矩等，阴离子是为了调控催化剂的碱强度；