【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工合成，尤其涉及一种尿素醇解合成环状碳酸酯的方法。
技术介绍
1、环状碳酸酯是一种环境友好的重要化工产品，可作为性能优良的有机溶剂应用于石油化工、化妆品、气体分离及电化学等领域，同时也是生产碳酸二甲酯和聚碳酸酯的主要原料。合成环状碳酸酯的方法主要有光气法、酯交换法、co2环加成法和尿素醇解法。传统光气法由于原料光气剧毒，且工艺复杂，设备腐蚀严重，环境污染大，因此已被淘汰。酯交换法由于催化剂比较昂贵，其工业应用也受到一定的限制。co2环加成法是目前合成环状碳酸酯的主流工艺，但由于原料环氧乙烷易燃易爆、运输半径小、防爆要求高等问题，推广应用受到限制。近些年来，尿素醇解法因其原料廉价易得、反应条件温和、成本低及环境友好等特点成为合成环状碳酸酯路线中最绿色经济的工艺。
2、催化剂的设计开发是尿素醇解合成环状碳酸酯技术的研究重点。目前报道的用于尿素醇解反应的催化剂主要包括金属盐、金属氧化物、负载型催化剂、离子液体等。juanjuan chen等考察了不同离子液体在尿素与甘油反应中的催化活性，由于阴阳离子的协同作用，中性离子液体表现出较好的催化性能。其中，在甘油为50mmol，尿素为75mmol，离子液体为3mmol，150℃，4h反应条件下，碳酸甘油酯的收率最高仅为52％(参见juanjuanchen,et al.ionic liquids as eco-friendly catalysts for converting glyceroland urea into high value-added glycer
3、综上所述，用于尿素醇解合成环状碳酸酯的催化剂已有诸多报道，但其仍普遍存在催化效率低、制备过程相对复杂以及反应条件苛刻等问题。因此，需要开发一种制备简单、成本低、反应条件温和、高效稳定且易于分离的非均相催化体系，实现尿素醇解制备环状碳酸酯的工业化应用。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种尿素醇解合成环状碳酸酯的方法，采用离子液体改性二氧化铈催化剂，在特定的反应温度和压力条件下来催化尿素与二元醇合成环状碳酸酯，所用催化剂的制备方法简单，性能稳定且易于分离循环使用，得到的产物环状碳酸酯的收率高且选择性高，应用前景广阔。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种尿素醇解合成环状碳酸酯的方法，所述方法包括：
4、尿素与二元醇在离子液体改性二氧化铈催化剂的作用下，合成环状碳酸酯，反应通式如下：
5、
6、其中r1和r2分别选自c1～c4烷基中的任意一种；
7、所述尿素与二元醇的摩尔比为1:(1～5)；
8、所述离子液体改性二氧化铈催化剂的用量为尿素质量的1％～10％；
9、所述合成环状碳酸酯的反应温度为130～170℃，反应压力为5～30kpa。
10、本专利技术所述的尿素醇解合成环状碳酸酯的方法操作简便，无需添加任何溶剂，在130～170℃、5～30kpa的反应条件下，采用离子液体改性二氧化铈催化剂催化尿素醇解合成环状碳酸酯。所用的离子液体改性二氧化铈催化剂的成本低且易于分离，对环境无污染，而且该离子液体改性二氧化铈催化剂相较单一氧化铈或单一离子液体而言，催化性能大大提高，选择性在95％以上。本专利技术所述的方法中离子液体改性二氧化铈催化剂易于分离，易于实现连续化生产，应用前景广阔。
11、当离子液体改性二氧化铈催化剂的用量较少，无法有效催化尿素醇解合成环状碳酸酯，导致环状碳酸酯的收率降低，这与催化剂表面的酸碱位点有关；当离子液体改性二氧化铈催化剂的用量较多，会增加合成环状碳酸酯的成本，经济性较差。
12、当尿素醇解合成环状碳酸酯的反应温度较低时，环状碳酸酯的收率降低，这是因为该反应是吸热反应，低温不利于环状碳酸酯的合成；而当反应温度过高时会促进尿素的分解以及副反应的发生，环状碳酸酯的收率也会有所降低。
13、本专利技术所述尿素与二元醇的摩尔比为1:(1～5)，例如可以是1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4或1:5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、所述离子液体改性二氧化铈催化剂的用量为尿素质量的1％～10％，例如可以是1％、2％、3％、5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种尿素醇解合成环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二元醇包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、环己二醇、邻苯二酚、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、3-氯-1,2-丙二醇或苯乙二醇中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合成环状碳酸酯的反应时间为1～6h。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述尿素与二元醇的进料摩尔比为1:3；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述离子液体改性二氧化铈催化剂的制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述离子液体包括咪唑盐和/或季膦盐，其结构如下式I和II所示：
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂包括水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、异丙醇、正己烷、异辛烷或甲苯中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种尿素醇解合成环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二元醇包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、环己二醇、邻苯二酚、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、3-氯-1,2-丙二醇或苯乙二醇中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合成环状碳酸酯的反应时间为1～6h。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述尿素与二元醇的进料摩尔比为1:3；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述离子液体改性二氧化铈催化剂的制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述离子液体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：董丽，王洁，黄杰林，陈嵩嵩，张军平，张锁江，
申请(专利权)人：惠州市绿色能源与新材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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