酯交换法合成碳酸二甲酯的催化剂研究进展吴昊;郭立颖;杜晶华;马恩庆【摘要】综述了酯交换法合成碳酸二甲酯(DMC)的催化剂研究进展,重点介绍了离子液体和助剂催化酯交换合成碳酸二甲酯的生产工艺,提高DMC的生产效率,降低生产成本,克服了传统催化体系存在的选择性或活性不高、产率低、反应条件苛刻等缺点,实现了绿色、无污染的合成工艺路线,并揭示了碱性离子液体催化剂酯交换合成DMC的反应机理.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】6页(P1224-1229)【关键词】离子液体;酯交换;碳酸二甲酯;碱性催化剂;反应机理【作者】吴昊;郭立颖;杜晶华;马恩庆【作者单位】沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;TQ032.4碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的绿色有机化工反应中间体，因其分子中含有CH3—、CH3O—、—CO—、CH3O—CO—等活性官能团(图1)，因此可替代多种有毒的化合物进行羰基化、甲基化、甲氧基化和羧甲基化等试剂反应合成高附加值精细化学品[1]。
DMC被广泛应用于合成材料、农药、医药中间体、电子化学品、染料、润滑油添加剂等合成领域[2]。
另外DMC的辛烷值高，因此可用作汽油添加剂以增加汽油含氧量，降低毒性尾气排放[3]。
目前碳酸二甲酯合成的研究主要为酯交换法和甲醇氧化羰基法[4-5]。
酯交换法合成DMC工艺反应条件温和，具有原子经济性，且更具有经济发展优势。
酯交换法催化剂主要分为传统催化剂和离子液体催化剂，传统催化反应剂的反应过程通常反应条件苛刻、原子利用率低、产生的三废问题无法妥善解决。
离子液体因催化性能好，具有溶解性强、产物分离收率高、反应过程绿色和可回收利用等优点(图2)，在有机合成和催化领域倍受青睐，离子液体可以作为传统催化剂的较好的替代品，尤其是碱性离子液体的发展和应用是研究新方向[6]。
碳酸二苯酯生产工艺碳酸二苯酯（Diphenyl Carbonate，简称DPC）是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成聚碳酸酯、聚氨酯等高分子材料。
本文将介绍碳酸二苯酯的生产工艺。
碳酸二苯酯的生产工艺主要有两种：酯交换法和氧化法。
一、酯交换法酯交换法是碳酸二苯酯的传统生产方法。
该方法的主要步骤包括苯酚酯化反应、酯交换反应和碳酸二苯酯脱水反应。
1. 苯酚酯化反应苯酚与甲醇在酸催化剂的作用下进行酯化反应，生成苯酚甲酯。
该反应通常在反应釜中进行，温度和压力控制在适宜范围内，反应时间为数小时。
2. 酯交换反应苯酚甲酯与二氧化碳进行酯交换反应，生成碳酸二苯酯。
该反应需要在碱催化剂的存在下进行，反应温度和压力较高，反应时间较长。
3. 碳酸二苯酯脱水反应碳酸二苯酯中的水分对产品的纯度和质量有一定影响，因此需要进行脱水处理。
通常采用蒸馏或吸附剂吸附的方式进行脱水，以提高碳酸二苯酯的纯度。
二、氧化法氧化法是碳酸二苯酯的新型生产方法，相比酯交换法更为环保和高效。
该方法的主要步骤包括苯酚氧化反应、酯化反应和脱水反应。
1. 苯酚氧化反应苯酚在氧气的存在下进行氧化反应，生成苯醌。
该反应通常在催化剂的存在下进行，反应温度和压力较高。
2. 酯化反应苯醌与甲醇在酸催化剂的作用下进行酯化反应，生成苯酚甲酯。
该反应与酯交换法的酯化反应类似，但是反应条件可以更加温和。
3. 脱水反应苯酚甲酯经过脱水处理，生成碳酸二苯酯。
脱水处理的方法和酯交换法相似。
酯交换法和氧化法是目前主要的碳酸二苯酯生产工艺。
酯交换法工艺成熟，但存在废水处理难、能耗高等问题；氧化法工艺环保高效，但需要更高的催化剂和设备投资。
根据实际需求和条件，选择合适的生产工艺进行生产，以提高产品质量和经济效益。
碳酸二苯酯是一种重要的有机化工原料，其生产工艺主要包括酯交换法和氧化法。
酯交换法是传统的生产方法，氧化法是新型的环保高效方法。
根据实际情况选择合适的工艺，对于提高碳酸二苯酯的生产效率和质量具有重要意义。
华中科技大学硕士学位论文酯交换法合成碳酸二苯酯过程中产物的分离纯化工艺姓名：***申请学位级别：硕士专业：有机化学指导教师：***20060511摘要碳酸二苯酯(DPC)是一种重要的有机碳酸酯，具有重要而广泛的用途，已引起了国内外的极大关注。
在DPC的合成方法中，以苯酚与碳酸二甲酯(DMC)为原料的酯交换法，由于使用的原料无毒、无污染，转化率较高，是目前最佳的合成碳酸二苯酯的方法。
要实现其工业化生产，不仅仅要求反应有较高的转化率，更重要的是最终产物的纯度与收率，所以本文对酯交换合成碳酸二苯酯产物的分离提纯做了相关研究。
本文首先对釜液的组成进行了分析，其组成为：碳酸二甲酯、苯甲醚(AN)、苯酚(PhOH)、甲基苯基碳酸酯(MPC)和碳酸二苯酯。
根据对釜液中各个组分的物理性质的分析及实验，提出分离纯化的方案：先减压蒸馏除去大部分低沸点杂质，然后对DPC 的粗产品进行结晶与重结晶提纯。
然后采用减压蒸馏和减压精馏的方法对釜液中各组分的分离进行了研究。
结果显示釜液中各组分在相应的压力及温度下可有效分离。
系统压力为20mmHg时，所得馏分中苯酚的含量达到94.63 %；10～5mmHg时， MPC从釜液中蒸馏出来；最后剩下DPC含量为93.5 %的粗产品。
经过乙醇重结晶得DPC，收率为64.5 %。
整个实验耗时短，节约能源。
使用减压精馏装置，系统压力为20～17 mmHg时，所得馏分中苯酚的含量达到了99 %，相较于减压蒸馏有更好的分离效果。
最后对DPC重结晶溶剂的选择进行了研究。
结果表明，乙醇是重结晶纯化DPC 的适宜溶剂，DPC在乙醇中溶解度在5.0～15.0 ℃的区间内变化缓慢，重结晶冷却终止温度在15.0 ℃左右，DPC的收率高于89.0 %。
通过对重结晶溶剂的进一步研究，发现采用水－乙醇的混合溶剂作为重结晶溶剂时，可以明显提高DPC的收率。
水的质量百分含量在25.0 %～35.0 %范围内时， DPC的收率大于93.0 %，纯度高于99.6%。
lewis酸催化剂催化酯交换反应机理1.酯交换反应是在酯和醇之间发生的一种化学反应。
Ester exchange reaction is a chemical reaction that occurs between an ester and an alcohol.2. Lewis酸催化剂可以促进酯交换反应的进行。
Lewis acid catalyst can facilitate the ester exchange reaction.3.在这个反应中，Lewis酸催化剂会提供一个位点来吸引和激活酸中的羰基。
In this reaction, the Lewis acid catalyst provides a site to attract and activate the carbonyl in the ester.4. Lewis酸催化剂通常是金属离子，如钨离子或锂离子。
The Lewis acid catalyst is typically a metal ion such as tungsten or lithium ion.5.当醇与酯接触到Lewis酸催化剂时，它们会发生配位作用。
When the alcohol comes into contact with the Lewis acid catalyst, they undergo coordination.6.这种配位使醇的羟基能够攻击酯中的羰基。
This coordination allows the hydroxyl group of the alcohol to attack the carbonyl in the ester.7.这导致酰氧根离子的离开，形成一个新的酯。
This results in the leaving of the acyloxy ion, forming a new ester.8. Lewis酸催化剂在反应中起着促进和加速的作用。
