专利摘要

本发明涉及一种制备碳酸二甲酯联产乙二醇的催化方法，其特征是以环氧乙烷和二氧化碳为原料在复合催化剂催化下生成碳酸乙烯酯，复合催化剂和环状碳酸酯不需要分离，进一步催化碳酸乙烯酯与甲醇反应制备碳酸二甲酯和乙二醇。该合成方法具有催化剂活性高，成本低，使用寿命长等特点。

说明书

技术领域：

本发明涉及绿色、清洁催化技术领域，具体指一种复合催化剂催化下以环氧乙烷和二氧化碳为原料经羰基化制备碳酸乙烯酯，环状碳酸乙烯酯与甲醇经酯交换反应制备碳酸二甲酯并联产乙二醇的方法，并且催化剂可以循环再用。

背景技术：

碳酸二甲酯是一种无毒、易生物降解，环境友好型的绿色基础化工原料，可作为溶剂、汽油添加剂、锂离子电池电解液、双酚A聚碳酸酯的单体以及羰基化、甲基化和羰基甲基化试剂，被广泛应用在化学化工领域。乙二醇是重要的有机化工原料，主要用于生产聚酯。随着近年来我国聚酯行业的飞速发展以及汽车产销量扩大所带动的防冻液需求不断增长，乙二醇消费量持续增加。乙二醇和碳酸二甲酯两种重要的化工品可以通过碳酸乙烯酯和甲醇酯交换同时制得，近些年来，有关研究受到了越来越多的重视。

目前已报道的羰基化催化剂有：碱金属卤化物、碱土金属卤化物、有机碱、季铵盐、咪唑盐、固体碱(如金属氧化物)，过渡金属配合物、四齿席夫碱金属配合物、冠醚、分子筛等等。已报道的酯交换催化剂有：碱金属氢氧化物、碱土金属碳酸盐、有机碱、季铵盐、季鏻盐、咪唑四氟硼酸盐、固体碱(如金属氧化物)，交联树脂负载的三苯基膦、二氧化硅负载的硅酸钠，离子交换树脂的季胺盐、壳聚糖负载的季胺盐等等。目前羰基化反应和酯交换反应催化剂难兼容，往往需要分离中间碳酸乙烯酯。本发明旨在提供一种高效复合催化剂，可同时催化环氧乙烷和二氧化碳的羰基化反应和碳酸乙烯酯与甲醇的酯交换反应，并且复合后催化活性高于其单组分。

发明内容

本发明研究在较温和的条件下，高效、高选择性地实现由环氧乙烷、二氧化碳和甲醇为原料通过复合催化制备碳酸二甲酯和乙二醇的方法。其特征在于该方法包括以下两个步骤：

(a)将咪唑类离子液体或者碱金属碘化物作为Cat1与碱金属碳酸盐Cat 2组成的复合催化剂，催化环氧乙烷和CO₂反应生成碳酸乙烯酯的羰基化步骤，反应式如下：

(b)步骤(a)中得到的含有碳酸乙烯酯和复合催化剂的反应溶液与甲醇反应生成碳酸二甲酯联产乙二醇的酯交换步骤，反应式如下：

羰基化步骤(a)所需的反应压力为0.1-10MPa，反应温度为373-473K，反应时间为0.5-6小时；酯交换步骤(b)所需的反应温度为333-433K，反应时间为0.5-4小时，碳酸乙烯酯和甲醇摩尔比为1∶4-1∶32；复合催化剂用量低于环氧乙烷摩尔数的10％，Cat1与Cat 2的摩尔配比为6∶1-1∶1；金属碘化物选自碘化钾、碘化钠和碘化锂中的一种，碱金属碳酸盐选自碳酸钾、碳酸锂和碳酸钠中的一种；咪唑离子液体的结构选自下述(1)和(2)中的一种。

具体实施方式

本发明一种制备碳酸二甲酯联产乙二醇的方法，用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

(a)实施方法：在100mL不锈钢高压釜中，加入环氧乙烷0.2mol，复合催化剂溴化1-丁基-3-甲基咪唑4mmol，K₂CO₃1mmol，密闭反应釜，充入适量压力的二氧化碳，由控温仪控制温度缓慢升至393K，然后控制二氧化碳压力为2.0MPa，反应1小时，冷却至室温，卸釜，过量二氧化碳用饱和碳酸钠溶液吸收，将所得混合液进行气相色谱分析，产品选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：在原反应釜以及(a)生成的碳酸乙烯酯和复合催化剂混合液中加入甲醇1.6mol，密闭反应釜，由控温仪控制温度缓慢升至383K，反应1

h，冷却至室温，将所得的混合液进行气相色谱分析，碳酸乙烯酯转化率为76％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例2

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂氯化1-乙基-3-甲基咪唑2mmol，Na₂CO₃1mmol，时间为6小时，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，加入甲醇0.8mol，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为62％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例3

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂碘化1-十二烷基-3-甲基咪唑2mmol，K₂CO₃2mmol，反应压力为10MPa，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为97％。

(b)实施方法：同实施例1，时间为0.5小时，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为68％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例4

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂1-十二烷基-2.3-二甲基咪唑四氟硼酸盐4mmol，Na₂CO₃1mmol，温度为473K，时间为0.5小时，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为97％。

(b)实施方法：同实施例1，加入甲醇1mol，反应时间为4小时，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为66％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例5

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐5mmol，Li₂CO₃1mmol，温度为373K，时间为4小时，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，时间为2小时，得碳酸乙烯酯转化率为76％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例6

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂碘化1-丁基-3-二甲基咪唑5mmol，K₂CO₃1mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，温度为333K，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为58％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例7

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂溴化1-丁基-2.3-二甲基咪唑5mmol，Li₂CO₃1mmol，反应压力为6MPa，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，温度为433K，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为82％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例8

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂溴化1-己基-3-甲基咪唑4mmol，Li₂CO₃4mmol，压力为0.1MPa，时间为6小时，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，甲醇6.4mol，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为98％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例9

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂溴化1-辛基-2，3-二甲基咪唑8mmol，Li₂CO₃2mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，甲醇3.2mol，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为88％，乙二醇的选择性98％，碳酸异丙酯的选择性为99％。

实施例10

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂氯化1-丁基-2.3-二甲基咪唑15mmol，Na₂CO₃5mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，时间为2小时，其他不变，得碳酸乙烯酯转化率为78％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例11

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂氯化1-十二烷基-2.3-二甲基咪唑10mmol，Na₂CO₃2mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为74％，乙二醇的选择性98％，碳酸异丙酯的选择性为99％。

实施例12

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂KI 6mmol，Li₂CO₃1mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为98％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为70％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例13

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂KI 5mmol，K₂CO₃3mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为78％，乙二醇的选择性98％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例14

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂KI 5mmol，Na₂CO₃5mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为96％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为80％，乙二醇的选择性96％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例15

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂NaI 8mmol，K₂CO₃2mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为74％，乙二醇的选择性97％，碳酸二甲酯的选择性为98％。

实施例16

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂NaI 10mmol，Na₂CO₃5mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为80％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例17

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂NaI 8mmol，Li₂CO₃5mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性98％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为76％，乙二醇的选择性97％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例18

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂LiI 4mmol，Li₂CO₃4mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为72％，乙二醇的选择性99％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例19

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂LiI 4mmol，K₂CO₃2mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性98％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为70％，乙二醇的选择性98％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例20

(a)实施方法：同实施例1，加入复合催化剂LiI 8mmol，Na₂CO₃6mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为99％。

(b)实施方法：同实施例1，得碳酸乙烯酯转化率为78％，乙二醇的选择性98％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

实施例21

(a)实施方法：同实施例13，加入单一催化剂KI 5mmol，其他不变，得到碳酸乙烯酯选择性99％，收率为90％，分离产物碳酸乙烯酯进入步骤(b)。

(b)实施方法：同实施例13，加入单一催化剂K₂CO₃3mmol，得碳酸乙烯酯转化率为58％，乙二醇的选择性98％，碳酸二甲酯的选择性为99％。

一种制备碳酸二甲酯联产乙二醇的催化方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。