一种碳酸甲乙酯的制备方法技术

一种碳酸甲乙酯的制备方法，该方法包括在催化剂存在下，将碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触，其中，所述催化剂为路易斯酸。采用本发明专利技术的方法制备得到的碳酸甲乙酯产品收率高、纯度高，且反应条件更为温和。此外，所述催化剂路易斯酸回收后可多次重复使用而不失活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于。
技术介绍
碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate,简称EMC)，分子式为C4H803， 分子量为104.1，无色透明液体，密度(20°C): 1.00克/厘米3,熔点-55°C， 沸点108-109°C，闪点23°C，介电常数2.9c/v.m。碳酸甲乙酯(EMC) 是近年来兴起的高科技、高附加值的精细化工产品，是一种优良的锂离子电 池电解液的溶剂，是随着碳酸二甲酯及锂离子电池产量增大而延伸出的最新 产品。碳酸甲乙酯(EMC)可以用于许多可充性电池，例如用于金属锂离子 电池中作为非水溶液电介质的共溶剂；还可以提高电池的性能，如增加电池 能量密度、增大放电能力、提高使用稳定性及安全性等。由于它同时拥有甲 基和乙基，兼有碳酸二甲酯和碳酸二乙酯特性，也是特种香料和中间体的溶 剂，因此，碳酸甲乙酯(EMC)具有良好的应用前景。但是，目前国内外关 于碳酸甲乙酯的生产技术与工艺的研究报道甚少。通常合成碳酸甲乙酯的方法为在催化剂(NH3HC03、 LiOCH3、 CaH2、 Sml2等)的存在下，以碳酸二甲酯和碳酸二乙酯为原料经过酯交换反应生成 碳酸甲乙酯(EMC)。这种合成方法反应进行缓慢， 一般需要三天左右才能 达到平衡，且副反应多，碳酸甲乙酯的产率较低。CN1394847A公开了一种制备碳酸甲乙酯的方法，该方法以碳酸二甲酯 和碳酸二乙酯为原料，在催化剂的存在下进行酯交换反应，其特征在于，原 料碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的用量(质量)比为1:2-2:1，所用的催化剂是负 载于氧化铝上的负载型金属氧化物，其金属氧化物的含量(重量百分比)为2%-30%，酯交换反应中加入的金属氧化物的量是原料总量的0.1%-10%， 反应温度为50-200°C，反应压力为常压，反应时间为2-48小时。该方法所 述的催化剂是Sn02/Al203 ， Ga203/ A1203 ， Mo03 A1203 ， Zr02/ A1203 ， Ti02/ A1203 和V205/A1203中的一种。在所述负载于氧化铝上的负载型金属氧化物的催化 剂的催化下，将碳酸二甲酯和碳酸二乙酯接触进行酯交换反应制备得到的碳 酸甲乙酯的产品收率较低，以该方法的实施例3为例，在常压、104'C下反 应10小时，催化剂的含量占反应原料总量的8.4重量％，碳酸甲乙酯的收率 仅为43.6%。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的以碳酸二甲酯和碳酸二乙酯为原 料，通过酯交换反应制备碳酸甲乙酯的方法得到的碳酸甲乙酯产品的收率低 的缺点，提供一种产品收率高的碳酸甲乙酯的制备方法。本专利技术提供了，该方法包括在催化剂存在 下，将碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触，其中，所述催化剂为路易斯酸。本专利技术的专利技术人意外地发现，在碳酸甲乙酯的制备方法中采用路易斯酸 作为催化剂，能够很好的发挥路易斯酸的高催化活性，制备得到的碳酸甲乙 酯的产品收率高、纯度高，且反应条件更为温和。以实施例1为例，在常压、 8(TC下，将碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触反应2小时，所述路易斯酸为三氯 化铝，它的用量为2.97克(相对于每摩尔碳酸二乙酯，催化剂的量为9.9克)， 得到的碳酸甲乙酯产品的收率为48.3%;且在经过简单的纯化处理后即可获 得纯度99.9%的碳酸甲乙酯。此外，所述催化剂路易斯酸回收后可多次重复 使用而不失活。具体实施例方式按照本专利技术的方法，该方法包括在催化剂的存在下，将碳酸二甲酯与碳 酸二乙酯接触，其中，所述催化剂为路易斯酸。本专利技术中所述路易斯酸的含义与其常规含义相同，指任何能够接受电子对，释放质子(H^的物质。本专利技术所述的催化剂路易斯酸为选自元素周期表中IIIA、 VA、 IB、 IIB、 IVB和VDI族元素的卤化物中的一种或几种，优选情况下，所述卤化物 选自三氯化铝、三氯化铁、三溴化铝、四氯化锑、五氯化锑、三氟化硼、四 氯化钛、氯化锌、三碘化铝、氯化镓和氯化亚铜中的一种或几种。催化碳酸二甲酯与碳酸二乙酯反应的催化剂路易斯酸的用量没有特别 限定， 一般情况下，相对于每摩尔碳酸二乙酯，所述催化剂的用量为1.0-20.0 克，优选为8.0-18.0克。所述由碳酸二甲酯与碳酸二乙酯进行酯交换反应的反应方程式如下式 所示路易斯酸CH3OCOOCH3+C2H5OCOOC2H5 < 一 2CH3OCOOC2H5由于有机反应通常为可逆反应，反应转化率不能达到100%，因此反应完毕后体系中总会有或多或少的反应原料过量，并且为了使反应转化率尽可 能高，通常使一种原料大大过量，而使另一种原料尽量反应完全，因此通常 存在过量原料的回收问题，当碳酸二甲酯过量时，反应后剩余的原料多为碳 酸二甲酯，碳酸二乙酯几乎全部反应，由于碳酸二甲酯在常压下的沸点为90.rC，碳酸二乙酯在常压下的沸点为126°C，而碳酸甲乙酯(EMC)在常 压下的沸点为108-109°C，碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯在常压下的沸点相差较 大，因此，很容易通过常规的分段蒸馏的方法将过量的反应原料回收，所以 本专利技术在反应中优选为碳酸二甲酯过量。因此，优选情况下，所述碳酸二甲 酯和碳酸二乙酯的摩尔比可以为1-10，更优选为2-5。所述碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触的条件为该反应常规的条件。 例如，所述反应压力可以为常压或在更高的压力下进行，反应压力的提 高虽然对反应有利，能够提高产物产率，但同时也会导致设备投资和操作费用的增加。综合考虑，所述反应压力优选为0.1-1.0兆帕，更优选为0.1-0.5 兆帕。所述反应温度没有特别的限定，可以在较宽的温度范围内进行，高温更 利于提高反应物的转化率，但过高的温度会导致产物的聚合，降低产物产率。 因此，反应温度优选为0-150。C，更优选为80-110°C。优选情况下，所述将碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触反应的方法为先将碳 酸二甲酯与碳酸二乙酯在室温下接触，然后以5-25。C/小时的速度，更优选 为15-20'C/小时的速度升温至80-ll(TC。所述缓慢升温形成的温度梯度，更 加有利于碳酸甲乙酯的生成。所述接触优选是在搅拌下进行的，所述搅拌的 方法和条件为本领域技术人员所公知。反应时间的延长有利于反应物的转化率或反应产物的产率的提高，但是 反应时间过长对反应物的转化率或反应产物的产率的提高的幅度并不明显， 因此，所述反应时间优选为0.5-5小时，更优选为2-4小时。所述将产物碳酸甲乙酯从反应产物混合物中分离的方法可以采用本领 域技术人员公知的分离方法，如采用蒸馏的方法从反应混合物中分离出产品 碳酸甲乙酯。此外，按照本专利技术的方法，优选为碳酸二甲酯过量，因此，还需要回收反应原料碳酸二甲酯。碳酸二甲酯在常压下的沸点为9o.rc，碳酸甲乙酯(EMC)在常压下的沸点为108-109°C，碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯在 常压下的沸点相差较大，因此，很容易通过常规的分段蒸馏的方法将回收反 应原料碳酸二甲酯，并且同时分离出反应产物碳酸甲乙酯。按照本专利技术，所述催化剂路易斯酸可以回收再利用，重新作为由碳酸二 甲酯和碳酸二乙酯的酯交换法制备碳酸甲乙酯的催化剂重复使用。所述催化剂的回收方法可以采用本领域技术人员公知的各种常规的方法。如，所述催 化剂可以采用过滤的方法回收后重新使用，所述过滤的具体方法为本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸甲乙酯的制备方法，该方法包括在催化剂存在下，将碳酸二甲酯与碳酸二乙酯接触，其特征在于，所述催化剂为路易斯酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周刚，周天承，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]