一種合成碳酸丙烯酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多相催化領(lǐng)域。具體是一種合成碳酸丙烯酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，CO2的大量排放對人類的生存環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。為解決這個(gè)問題，將0)2轉(zhuǎn)化為有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的材料是減少CO2排放和CO2的利用最好途徑。碳酸丙烯酯具有多種用途，可作為電池電解液、用作極性溶劑、用作增塑劑等。所以，以CO2和環(huán)氧化合物為原料，制備環(huán)碳酸酯具有很高的科學(xué)價(jià)值和環(huán)保意義。制備環(huán)碳酸酯要使用催化劑，而在催化此反應(yīng)的諸多催化劑中，離子液體催化劑因?yàn)槠浔旧愍?dú)特的性能，越來越受到人們的重視。離子液體是由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子構(gòu)成的、在室溫或室溫附近溫度下呈液體狀態(tài)的鹽類。文獻(xiàn)報(bào)道的離子液體當(dāng)中，離子液體主要是季銨鹽類，季磷鹽，咪唑和吡啶的陽離子與無機(jī)的陰離子形成的離子液等等。與傳統(tǒng)的催化劑相比，離子液體作為均相催化劑，使目標(biāo)產(chǎn)物的收率和選擇性都有很大的提高。均相催化劑相對于多相催化劑來說具有高活性、高選擇性和反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，因此在環(huán)碳酸酯合成研究的過程中，對于均相催化劑的研究是十分活躍的。由于均相催化劑難以從反應(yīng)產(chǎn)物中分離的限制，研究者們開始將目光轉(zhuǎn)向多相催化劑。
[0003]膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物。蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)是由兩層硅氧四面體片中間夾一層鋁氧八面體片構(gòu)成的2:1型層狀硅酸鹽。膨潤土通常由成百上千的蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層以分子間力作用堆垛而成，片層之間的幾何空間構(gòu)成膨潤土的層間域，蒙脫石是由硅氧四面體和鋁氧八面體通過氧橋鍵連結(jié)形成的層狀多孔性晶體結(jié)構(gòu)，是具有較大孔穴和較大的比表面積的多孔性材料，具有較大的比表面積，而且存在可交換的金屬陽離子，利用離子的可交換性，可將離子液體負(fù)載到這些多孔性的材料上，并進(jìn)行有效分散，有利于離子液體的吸附和固載，提高其催化活性。將催化劑負(fù)載在多孔的膨潤土上，利用介孔材料較大的表面積，一方面能夠提供更多的催化活性位點(diǎn)，提高催化效率；另一方面能簡化分離過程，達(dá)到二次利用的目的。因此，在理論和實(shí)際應(yīng)用方面都是非常有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種合成碳酸丙烯酯的方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0006]—種合成碳酸丙烯酯的方法，以CO2與環(huán)氧丙烷為原料，以離子液體負(fù)載于膨潤土上為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中合成。操作步驟如下:
[0007]1.催化劑的制備:
[0008]以膨潤土為載體，采用浸漬法或噴淋法，將1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽或1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸離子液體的一種或兩種按質(zhì)量比1:5?1:100負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過80?120°C烘干2h，得到離子液體/膨潤土催化劑。所述膨潤土為鈣基膨潤土、或鈉基膨潤土、或酸處理膨潤土或氫化膨潤土。
[0009]2.酯化反應(yīng):
[0010]在10mL高壓反應(yīng)釜中加入20?10g環(huán)氧丙烷，按環(huán)氧丙烷的0.5?5%比例加入離子液體/膨潤土催化劑，在100?500rmp的攪拌下，通入0.8?4.0MPa的二氧化碳，在100?150°C下反應(yīng)0.5?5h，即得碳酸丙烯酯。
[0011]所述步驟(I)中離子液體優(yōu)選為1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸。
[0012]所述步驟I中的膨潤土優(yōu)選為氫化膨潤土。
[0013]所述步驟I中離子液體與負(fù)載在膨潤土的質(zhì)量比例優(yōu)選為1:5?1:10。
[0014]所述步驟2中離子液體/膨潤土催化劑在二氧化碳與環(huán)氧丙烷合成碳酸丙烯酯反應(yīng)中優(yōu)選壓力為1.5MPa、溫度為100°C、反應(yīng)時(shí)間為1.5h。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.本發(fā)明開發(fā)的離子液體/膨潤土催化劑，既具有離子液體、高活性、高選擇性的優(yōu)點(diǎn)，又有膨潤土穩(wěn)定性高，高比表面的優(yōu)點(diǎn)，提高了 CO2的選擇性與轉(zhuǎn)化率，并可重復(fù)使用于二氧化碳與環(huán)氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反應(yīng)中。
[0017]2.本發(fā)明合成過程簡單，操作簡便，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速率快，反應(yīng)過程環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但需要說明的是本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不局限于這些實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種合成碳酸丙烯酯的方法，操作步驟如下:
[0021]1.催化劑的制備:以鈣基膨潤土為載體，采用浸漬法，將1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽離子液體按質(zhì)量比1:5負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過80°C烘干2h，得到1-丁基-3-甲基咪卩坐溴鹽/膨潤土催化劑。
[0022]2.酯化反應(yīng):在10mL高壓反應(yīng)釜中加入20g環(huán)氧丙燒，按環(huán)氧丙烷的0.5%比例加入1- 丁基-3-甲基咪卩坐溴鹽/膨潤土催化劑，在10rmp的攪拌下，通入0.8MPa的二氧化碳，在100°C下反應(yīng)0.5h，得碳酸丙烯酯收率為37%。
[0023]實(shí)施例2
[0024]—種合成碳酸丙烯酯的方法，操作步驟如下:
[0025]1.催化劑的制備:鈉基膨潤土為載體，采用噴淋法，將1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸離子液體按質(zhì)量比1:100負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過120°C烘干2h，得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸/膨潤土催化劑。
[0026]2.酯化反應(yīng):在10mL高壓反應(yīng)釜中加入10g環(huán)氧丙烷，按環(huán)氧丙烷的5%比例加入1- 丁基-3-甲基咪卩坐六氟磷酸/膨潤土催化劑，在500rmp的攪拌下，通入4.0MPa的二氧化碳，在150°C下反應(yīng)5h，得碳酸丙烯酯收率為67%。
[0027]實(shí)施例3
[0028]—種合成碳酸丙烯酯的方法，操作步驟如下:
[0029]1.催化劑的制備:以酸處理膨潤土為載體，采用浸漬法，將1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽和1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸混合離子液體按按質(zhì)量比(0.5+0.5)1:20負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過100°C烘干2h，得到1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽一 1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸/膨潤土催化劑。
[0030]2.酯化反應(yīng):在10mL高壓反應(yīng)釜中加入80g環(huán)氧丙烷，按環(huán)氧丙烷的2%比例加入1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽一 1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸/膨潤土催化劑，在300rmp的攪拌下，通入3.0MPa的二氧化碳，在120°C下反應(yīng)3h，得碳酸丙烯酯收率為53%。
[0031]實(shí)施例4
[0032]—種合成碳酸丙烯酯的方法，操作步驟如下:
[0033]1.催化劑的制備:以氫化膨潤土為載體，采用浸漬法，將1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽離子液體按質(zhì)量比I: 10負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過80°C烘干2h，得到1- 丁基-3-甲基咪卩坐溴鹽/膨潤土催化劑。
[0034]2.酯化反應(yīng):在10mL高壓反應(yīng)釜中加入40g環(huán)氧丙烷，按環(huán)氧丙烷的1%比例加入1- 丁基-3-甲基咪卩坐溴鹽/膨潤土催化劑，在200rmp的攪拌下，通入1.5MPa的二氧化碳，在100°C下反應(yīng)1.5h，得碳酸丙烯酯收率為88%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成碳酸丙烯酯的方法，其特征在于，以CO2與環(huán)氧丙烷為原料，以離子液體負(fù)載于膨潤土上為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中合成得到碳酸丙烯酯，操作步驟如下: (1)催化劑的制備: 以膨潤土為載體，采用浸漬法或噴淋法，將1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽或1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸離子液體的一種或兩種按質(zhì)量比1:5?1:100負(fù)載于上述膨潤土表面上，經(jīng)過80?120°C烘干2h，得到離子液體/膨潤土催化劑，所述膨潤土為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、酸處理膨潤土或氫化膨潤土； (2)酯化反應(yīng): 在10mL高壓反應(yīng)釜中加入20?10g環(huán)氧丙烷，按環(huán)氧丙烷的0.5?5%比例加入離子液體/膨潤土催化劑，在100?500rmp的攪拌下，通入0.8?4.0MPa的二氧化碳，在100?150°C下反應(yīng)0.5?5h，即得碳酸丙烯酯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的催化劑及應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(1)的離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的催化劑及應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(1)的膨潤土為氫化膨潤土。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的催化劑及應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(1)的離子液體與負(fù)載在膨潤土的比例為1:5?1:10。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成碳酸丙烯酯的催化劑及應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(2)的離子液體/膨潤土催化劑在二氧化碳與環(huán)氧丙烷合成碳酸丙烯酯反應(yīng)中壓力為.1.5MPa、溫度為100°C、反應(yīng)時(shí)間為1.5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成碳酸丙烯酯的方法，該方法以CO2與環(huán)氧丙烷為原料，以離子液體負(fù)載于膨潤土上為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中合成得到碳酸丙烯酯。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明開發(fā)的離子液體/膨潤土催化劑，既具有離子液體、高活性、高選擇性的優(yōu)點(diǎn)，又有膨潤土穩(wěn)定性高、高比表面的優(yōu)點(diǎn)，提高了CO2的選擇性與轉(zhuǎn)化率，并可重復(fù)使用于二氧化碳與環(huán)氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反應(yīng)中。2.本發(fā)明合成過程簡單，操作簡便，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速率快，反應(yīng)過程環(huán)保。
【IPC分類】C07D317/36, B01J31/26
【公開號】CN105153104
【申請?zhí)枴緾N201510506832
【發(fā)明人】范閩光, 蘇通明, 秦祖贈
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月18日