專利名稱：一種以甘油合成碳酸甘油酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸甘油酯的合成方法，特別是以甘油尿素為原料，路易斯酸鹽為催化劑來(lái)制備碳酸甘油酯的方法。
背景技術(shù)：
碳酸甘油酯是ー種重要的新型化工產(chǎn)品，為具有羰基和羥基兩個(gè)重要活性基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酷，碳酸甘油酯可作為高極性溶劑或高聚物中間體，通過(guò)與對(duì)應(yīng)的酸、酷或酸的衍生物發(fā)生酯交換反應(yīng)制備其它環(huán)狀碳酸酷。碳酸甘油酯能與氧、氮、硫等親核試劑進(jìn)行親核取代，可以用做制備縮水甘油的原料。還可以用作生物溶剤、聚氨酯涂料的重要組分以及應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域等。由于碳酸甘油酯毒性小、不揮發(fā)、可生物降解、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此在將來(lái)具有廣泛的應(yīng)用前景。
美國(guó)專利USP2446145提到以甘油為原料，與光氣反應(yīng)制備碳酸甘油酷。但這種方法應(yīng)用的原料光氣為劇毒物質(zhì)，且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量氯化氫容易造成環(huán)境污染。US5359094報(bào)道了以硫酸銅、銅三氟こ酸等為催化劑，三甲胺、吡啶、喹啉等為溶齊U，甘油與一氧化碳/氧氣反應(yīng)合成碳酸甘油酷。此方法所用原料ー氧化碳不穩(wěn)定，易燃易爆且為毒性物質(zhì)，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)溫度高，反應(yīng)條件較為苛刻。US2011/0245513A1報(bào)道了以氧化鋅，硫酸鎂，硫酸鎂等為催化劑，甘油和尿素發(fā)生羰基化反應(yīng)制備碳酸甘油酷。通過(guò)氮?dú)饬鞯姆绞揭瞥磻?yīng)過(guò)程中生成的氨氣，并且通過(guò)苯こ酮，こ腈等作為選擇性溶劑分離生成的碳酸甘油酷。但こ腈等有機(jī)溶劑本身成本高。CN101717338A中報(bào)道了以甘油和碳酸ニ甲酯為原料，固體堿氧化鈣、氧化鍶、氫氧化鈣等為催化劑，烷烴、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴等為恒沸劑吋，以催化反應(yīng)-恒沸精餾耦合的方法制備碳酸甘油酯等。以碳酸ニ甲酯和甘油為原料制備碳酸甘油酷，原料碳酸ニ甲酯毒性小，エ藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物分離容易。但以氧化鈣為催化劑，氧化鈣容易失活流失；固定脂肪酶價(jià)格昂貴，且活性不高，反應(yīng)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)；且大量的碳酸ニ甲酯原料本身價(jià)格較高，成為該方法的限制性缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決已有技術(shù)生產(chǎn)碳酸甘油酯方法成本較高、エ藝復(fù)雜且易造成環(huán)境污染等問題，本發(fā)明提出一種以甘油和尿素為原料，路易斯酸鹽為催化劑制備碳酸甘油酯的方法。為實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是制備碳酸甘油酯的方法，以甘油和尿素為原料，以路易斯酸鹽為催化劑，制備方法將甘油、尿素及硫酸鈉加入到配有冷凝管、攪拌器、溫度計(jì)、點(diǎn)溫度計(jì)的四ロ瓶中，先加熱至100°c熔化物料，真空度0. 3KPa ;高速攪拌下，反應(yīng)5-8小時(shí)，反應(yīng)溫度為100-180°C，產(chǎn)物經(jīng)真空抽濾除去少量固體雜質(zhì)得粗碳酸甘油酯；粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去甘油，得純度較高的碳酸甘油酯；反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣通過(guò)旋片油泵以及裝有稀磷酸的吸收瓶中和移除，以提高甘油的轉(zhuǎn)化率;本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以甘油合成碳酸甘油酯的方法，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)需加入其他溶劑，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣通過(guò)旋片油泵以及裝有酸的吸收瓶中和移除，提高了甘油的轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)原料無(wú)毒，廉價(jià)易得成本低；甘油轉(zhuǎn)化率高，雜質(zhì)少，エ藝簡(jiǎn)單，后續(xù)分離純化容易，且分離的甘油可回收重復(fù)利用。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
取lmol甘油92g和lmol尿素60g,催化劑硫酸鈉1. 8g, 放入配置到配有冷凝管,攪拌器，溫度計(jì)，節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)的四ロ瓶中，先加熱至100°C熔化物料，真空度0. 3KPa。高速攪拌下，反應(yīng)5小吋，反應(yīng)溫度為120°C，收集到粗碳酸甘油酯122g。粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去少量甘油，得到碳酸甘油酯112g。碳酸甘油酯收率73%，氣相色譜圖結(jié)果顯示，碳酸甘油酯純度95%.
實(shí)施例2
取lmol甘油92g和lmol尿素60g,催化劑硫酸鈉1. 8g,放入配置到配有冷凝管,攪拌器，溫度計(jì)，節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)的四ロ瓶中，先加熱至100°C熔化物料，真空度0. 3KPa。高速攪拌下，反應(yīng)5小吋，反應(yīng)溫度為140°C，收集到粗碳酸甘油酯125g。粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去少量甘油，得到碳酸甘油酯116g。碳酸甘油酯收率76%，氣相色譜圖結(jié)果顯示，碳酸甘油酯純度97%.
實(shí)施例3
取lmol甘油92g和lmol尿素60g,催化劑硫酸鈉1. 8g,放入配置到配有冷凝管,攪拌器，溫度計(jì)，節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)的四ロ瓶中，先加熱至100°C熔化物料，真空度0. 3KPa。高速攪拌下，反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)溫度為140°C，收集到粗碳酸甘油酯126g。粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去少量甘油，得到碳酸甘油酯118g。碳酸甘油酯收率77%，氣相色譜圖結(jié)果顯示，碳酸甘油酯純度97%。
權(quán)利要求
1.一種制備碳酸甘油酯的方法，其特征在于以甘油和尿素為原料，以路易斯酸鹽為催化劑，制備方法如下 (1)將甘油、尿素及硫酸鈉加入到配有冷凝管、攪拌器、溫度計(jì)、節(jié)點(diǎn)溫度計(jì)的四口瓶中，先加熱至100°c熔化物料，真空度0. 3KPa ； (2)高速攪拌下，反應(yīng)5-8小時(shí)，反應(yīng)溫度為100-180°C，產(chǎn)物經(jīng)真空抽濾除去少量固體雜質(zhì)得粗碳酸甘油酯； (3)粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去甘油，得純度較高的碳酸甘油酯； (4)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣通過(guò)旋片油泵以及裝有稀磷酸的吸收瓶中和移除，以提高甘油的轉(zhuǎn)化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種制備碳酸甘油酯的方法，其特征在于所述的甘油、尿素及硫酸鈉的用量為甘油1-1. 5摩爾、尿素1-1. 5摩爾、硫酸鈉甘油和摩爾相加總量的1-5%。
全文摘要
一種制備碳酸甘油酯的方法，以甘油和尿素為原料，以路易斯酸鹽為催化劑，制備方法將甘油、尿素及硫酸鈉加入到配有冷凝管、攪拌器、溫度計(jì)、點(diǎn)溫度計(jì)的四口瓶中，先加熱至100℃熔化物料，真空度0.3KPa；高速攪拌下，反應(yīng)5-8小時(shí)，反應(yīng)溫度為100-180℃，產(chǎn)物經(jīng)真空抽濾除去少量固體雜質(zhì)得粗碳酸甘油酯；粗碳酸甘油酯通過(guò)減壓蒸餾的方法除去甘油，得純度較高的碳酸甘油酯；反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣通過(guò)旋片油泵以及裝有稀磷酸的吸收瓶中和移除，以提高甘油的轉(zhuǎn)化率；提高了甘油的轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)原料無(wú)毒，甘油轉(zhuǎn)化率高，雜質(zhì)少，工藝簡(jiǎn)單，后續(xù)分離純化容易，且分離的甘油可回收重復(fù)利用。
文檔編號(hào)C07D317/36GK102952110SQ20121051753
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者尹曉東, 秦立翠, 季春偉 申請(qǐng)人:盤錦科隆精細(xì)化工股份有限公司