碘化铯催化二氧化碳和甘油合成甘油碳酸酯.pdf

第43卷 第7期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．43 No．7 2014年7月 TechnologyDevelopmentofChemicalIndustry Ju1．2014 碘化铯催化二氧化碳与甘油合成甘油碳酸酯 黄世勇 ，余青云 ，王富丽 ，黄青则 1，王秋萍 ，孙果宋 (1．广西壮族 自治区化工研究院，广西 南宁530001；2．广西大学化学化工学院，广西 南宁530004) 摘 要：以不同碱金属 (铵 )卤化物为催化剂，考察了其在二氧化碳与甘油合成甘油碳酸酯反应 中的活性。 采用环氧丙烷为溶剂及耦合剂，极大提高了反应的转化率。实验结果发现碘化物具有较好的催化活性。以碘化铯 为催化剂 ，考察了反应温度 、反应时间、反应压力、反应物摩尔比和催化剂用量对反应结果的影响。在最佳反应 条件下 (环氧丙烷0．3otol，甘油0．1mol，反应温度120℃，反应时间1．5h，反应压力3．0MPa，催化剂用量0．15g)， 甘油的转化率为86．5％。甘油碳酸酯的产率为81．6％。 关键词：甘油碳酸酯；碘化物；甘油 ；二氧化碳；环氧丙烷 中图分类号：TQ645 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2014)07．0001．04 甘油碳酸酯(GC)，又称碳酸甘油酯，主要用作反 由甘油碳酸酯、l，2．丙二醇 (PG)；F口碳酸丙烯酯组成。 应中间体和溶剂，或与异氰酸盐丙烯酸酯类产品反 该反应路线从原子经济效率的角度来讲，具有很重 应生产聚合物，用于涂料胶黏剂和润滑剂等领域 [1-2]o 要的研究价值。 尤其值得指出的是，甘油碳酸酯还是一种新型的多 OH I O 功能合成分子化合物，由于分子内同时含有羟基和 HO＼人 ／OH+CO2 羰基官能团，可以发生多种衍生化反应，能与氧、氮 Glycerol PO 和硫等亲核试剂进行亲核取代。此外，甘油碳酸酯 0 脱除一分子二氧化碳得到缩水甘油，可作为合成医 药、农药、塑料等的中间体。目前，甘油碳酸酯合成方 法主要包括一氧化碳法 嘲、二氧化碳法 、尿素法M H。 + 和酯交换法 s【-g]等。其中，以二氧化碳和甘油直接合 GC PG 成甘油碳酸酯无疑是更具有吸引力的反应路线，不 本文在上述研究的基础上，采用不同的碱金属 仅利用了 “温室气体”二氧化碳，同时也有效利用了 (铵)卤化物为催化剂，以环氧丙烷为溶剂及耦合剂， 生物柴油副产的甘油。但 由于反应受到热力学平衡 限制 埘，甘油碳酸酯产率较低。一些研究人员 [II-12] 考察了二氧化碳与甘油合成甘油碳酸酯的反应，发 现了最佳的催化剂体系，并优化了反应条件。 通过加入一定的耦合剂来克服反应的热力学限制， 从而提高反应的转化率。 1实验部分 本课题组在前期研究中通过加入乙腈作为耦合 1．1试剂及仪器 脱水剂，极大提高了甘油碳酸酯的产率，然而会有 大量的副产物生成。Ma等 [1在反应体系中加入环 CsI、KI、NaI、NH4I、KBr、NaBr、NH4Br、KC1、 Na