[发明专利]一种在低压条件下一锅制备碳酸二甲酯的方法

说明书

一种在低压条件下一锅制备碳酸二甲酯的方法，其属于有机合成与催化领域。该方法采用二氧化碳、环氧化合物和甲醇为原料，碳酸盐与溴化胆碱为双组份催化剂，无需另加溶剂来制备碳酸二甲酯。在优化的反应条件下，以环氧丙烷为原料碳酸二甲酯产率为64%，催化体系在重复使用三次后碳酸二甲酯仍有56%的产率。以环氧乙烷为原料时碳酸二甲酯产率可达到87%。该方法合成碳酸二甲酯催化剂廉价易得，反应条件温和，操作简便，原子经济性高，催化剂可多次重复使用，是制备碳酸二甲酯的优良体系。

技术领域

本发明涉及一种在温和条件下由双组分催化剂催化二氧化碳、环氧化物和甲醇一锅制备碳酸二甲酯的方法，其属于有机合成与催化领域。

背景技术

碳酸二甲酯是重要的有机合成中间体，已被广泛用作甲基化试剂、羰基化试剂、优良溶剂和汽油添加剂（Organic letters, 2001, 3, 4279; Accounts of ChemicalResearch, 2002, 35, 706; Journal of Organic Chemistry, 2003, 68, 1954）。

二氧化碳、环氧化物和甲醇一锅法合成碳酸二甲酯是制备碳酸二甲酯的有效方法之一（Green Chemistry, 2003, 5, 71; Applied Catalysis A: General, 2004, 263,179; Catalysis Letters, 2008, 128, 459）。该方法的优点是二氧化碳和环氧化物环加成后无需分离继续和甲醇进行酯交换得到产品，使两步操作合为一步，大大提高了反应效率。但是，见诸报道的催化体系存在反应压力高、催化剂用量大、催化剂制备困难等不足（Green Chemistry, 2003, 5, 71; Industrial & Engineering Chemistry Research,2003, 42, 3865; Catalysis Letters, 2010, 141, 339）。

为使一步法达到工业应用的水平，需要进一步研发能在低压下得到较高DMC收率的催化体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压、温和、双组分催化剂催化的二氧化碳、环氧化物和甲醇一锅合成碳酸二甲酯的催化新技术。

本申请开发了一种在温和条件下双组分催化剂催化二氧化碳、环氧化物和甲醇一锅制备碳酸二甲酯的方法。该方法催化剂廉价易得，条件温和，对于工业生产碳酸二甲酯具有重要意义。

一种一锅制备碳酸二甲酯的方法，采用二氧化碳、环氧化物和甲醇为原料，溴化胆碱与碳酸盐为双组份催化剂，无需另加溶剂一锅制备碳酸二甲酯。溴化胆碱与碳酸盐结构式如下所示：

溴化胆碱：

碳酸盐：(M⁺)₂CO₃

其中M⁺选自Na⁺，K⁺，Cs⁺。

本发明所用的环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷。

本发明所用二氧化碳初始压力为0.25 - 3.5 MPa，反应温度100 - 160 ℃。

本发明所用碳酸盐催化剂的用量为环氧化合物用量的1.0 - 7.0 mol%，溴化胆碱催化剂的用量为环氧化合物用量的0.5 - 3.0 mol%。

本发明所用二氧化碳初始压力为0.5 MPa，反应温度140 ℃，为最佳反应条件。