[发明专利]用于有机碳酸酯合成的催化剂、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于有机碳酸酯合成的催化剂、该催化剂的制备以及该催化剂在有机碳酸酯合成中的用 途。

发明背景

有机碳酸酯是化学领域中一类重要的中间体，其可用作甲基化反应和甲酯基化反应中的试剂，这些反 应用于制备苯酚醚、季铵盐、尿素、氨基甲酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯。这些广泛的应用构成了对有机碳 酸酯商业化生产的很大需求。业界已为开发用于生产有机碳酸酯的技术付出了很多努力。 以碳酸二甲酯(DMC)的生产为例。DMC是碳酸二烷基酯家族中最低级的同系物，被广泛应用于各种有机 合成中。DMC的传统工业生产是通过甲醇的光气化反应来进行的。由于光气的毒性以及需要抗腐蚀反应 器，该方法正逐步被淘汰。

还有其它两种生产DMC的商业化技术。一种是采用甲醇的氧化羰基化反应，该方法在浆状反应系统中 采用了氯化亚铜作为催化剂(揭示于EP 0 460 735 A2)。然而，低转化率以及催化剂与产物分离的困难已成 为急待解决的主要问题。另一种方法是采用了钯催化剂和亚硝酸甲酯引发剂的气相方法(揭示于EP 0 742 198 A2和EP 0 505 374 B1)。虽然该方法更有前景，但其需要使用采用两种独立反应方案的两个独立反应 器。

除了上述工业化利用的技术以外，目前已提出了许多其它的替代方法。其中之一是将尿素醇解为碳酸 二甲酯。在该方法中，在催化剂的存在下，甲醇首先与尿素反应产生碳酸甲酯(MC)，然后由形成的MC与 甲醇发生进一步反应来形成目标产品DMC。

在MC到DMC的转化中，适当的催化剂是决定性的因素。有机锡化合物或其与助催化剂的组合在 WO9,517,369、US5,565,603和US6,010,976中有所描述。此类催化剂的主要缺点在于它们的价格昂贵， 且难以从产品中分离。此外，此类催化剂的制备更为麻烦。诸如K₂CO₃、CH₃ONa等的其它催化剂揭示于 US 5534649，ZnO揭示于“synthesis of dimethyl carbonate from urea and methanol over ZnO”(《在ZnO的 存在下由尿素和甲醇合成碳酸二甲酯》，WangMH等，IECR，第44卷，7596-7599，2005)，CaO在“Synthesis of dimethyl carbonate from urea and methanol over solid base catalysts”(《在固体碱催化剂的存在下由尿素和 甲醇合成碳酸二甲酯》，作者同上，Catal Commun，第7卷，第6-10页，2005)。但采用这些催化剂制备 DMC的产率较低。

因此，本发明的目的是提供一种用于有机碳酸酯合成的催化剂，该催化剂易于制备、可带来高产率且 对环境没有污染，本发明的其它目的是提供制备该催化剂的方法以及该催化剂在有机碳酸酯生产中的用 途。

发明内容

本发明提供了用于由尿素和含羟基的化合物合成有机碳酸酯的催化剂。根据本发明的实施方式，该催 化剂包括一种煅烧物，所述煅烧物是将含稀土元素的水合盐在150-450℃的煅烧温度下煅烧制备的。 本发明还提供了一种制备该催化剂的方法。根据本发明的实施方式，该方法包括在150-450℃的煅烧温度 下煅烧含稀土元素的水合盐的步骤。

本发明还提供了一种合成有机碳酸酯的方法。根据本发明的实施方式，该合成方法包括在催化剂的存 在下使尿素与含羟基的化合物反应的步骤，所述催化剂包括一种煅烧物，该煅烧物是通过在150-450℃的 煅烧温度下煅烧含稀土元素的水合盐来制备的。

优选的稀土元素是钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、镱、钍或它们的混合物。更 优选的稀土元素是钇、镧、镨或它们的混合物，最优选的是钇、镧或它们的混合物。

所述煅烧温度优选为300-350℃。煅烧时间优选为1-10小时，更优选为2-6小时。优选的煅烧气氛为 空气、氮气、惰性气体、任何非氧化性气体、任何非还原性气体、氧化气氛、氧气或含氧气体或它们的混 合物，优选空气和/或氮气。