[发明专利]一种丙三醇碳酸酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，具体地说是一种丙三醇碳酸酯的合成方法。

背景技术

丙三醇碳酸酯，英文名：glycerol carbonate,分子式C₄H₆O₄，分子量为118.09，是一种无色粘稠状液体，沸点为137～140℃ 0.5mm Hg(lit.)，具有刺激性，微溶于水、醚，溶于酯。丙三醇碳酸酯是一种应用范围广、比较有市场前景的多功能化合物。丙三醇碳酸酯可用做质子溶剂，分离二氧化碳与氮气的液体膜，锂电池中的添加剂；同时也是重要的有机合成中间体，可以合成聚碳酸酯，聚氨基脂；因无副作用，具有低毒、低蒸发性、低着火和保湿型，还可用于化妆品和医药方面等。

目前，有关丙三醇碳酸酯的制备经检索有以下几种方法：

、Maria J. Climent等在Journal of Catalysis, 2010, 269, 140–149中以丙三醇为原料，与碳酸乙烯酯在35℃的温度下，且在催化剂作用下，得到丙三醇碳酸酯，在此过程中，成本较高，产物分离较为困难，能源使用上不合理。

、Yogesh Patel等在Green Chemistry, 2009, 11, 1056-1060中以丙三醇为原料，在碳酸二乙酯和100℃的温度下，且在催化剂作用下，得到丙三醇碳酸酯。在此过程中，成本较高，温度较高，产物分离较为困难，能源使用上不合理。

、Takumi Mizuno等在Heteroatom Chemistry, 2010, 21, 99-102中以丙三醇为原料，使之与CO、O₂在催化剂的作用下反应16小时，得到丙三醇碳酸酯。在此过程中，反应时间过长，同时使用了有毒气体，不符合绿色化学的要求。

、Jimil George,等在Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2009, 304, 1-7中以丙三醇为原料，与CO₂在压力3.5MPa下温度在80℃中反应4个小时，且在催化剂的作用下，得到丙三醇碳酸酯，在此反应过程中，压力较高，温度较高，产率较低，不符合绿色化学的要求。

以上公开技术存在的问题是都需要在相应的催化剂下反应，其合成生产的成本高，制备工艺复杂，不易操作，虽然丙三醇碳酸酯是非常重要的化工产品，但在实际工业生产中至今却仍未找到非常满意的制备工艺，迄今为止，国内、外尚未见到既经济又环保的丙三醇碳酸酯合成的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种丙三醇碳酸酯的合成方法，它采用电化学的合成技术，利用生产柴油的副产物丙三醇合成丙三醇碳酸酯，工艺简单、设备少，原料易得，而且转化率高，成本低，不污染环境，是一种很有工业合成价值的工艺路线。

实现本发明目的的技术方案是：一种丙三醇碳酸酯的合成方法，其特点是该方法将N,N-二甲基甲酰胺与四乙基碘化铵和丙三醇混合，在常压下饱和二氧化碳后以恒电流电解，电解液经酯化、旋蒸得丙三醇碳酸酯，具体步骤如下：

a、电解液的制备

将丙三醇与四乙基碘化铵和N,N-二甲基甲酰胺按1:1:129摩尔比混合，放入阴极为铜电极、阳极为石墨棒的电解池内； 

b、电解

常压下，向上述电解池中通入二氧化碳至饱和，然后以5.07～10.01mA/cm²的恒电流密度电解，温度为0～25℃，通电量为每摩尔丙三醇2.0～3.0F，F为法拉第常数； 

c、酯化

将上述电解液与无水碳酸钾和碘甲烷按50：6:15体积比混合，在温度为50～60℃，搅拌回流4～5个小时进行酯化反应，然后滴加盐酸进行中和，使酯化后的电解液pH值约为7，其碘甲烷为分析纯；

d、旋蒸

将上述酯化后的电解液与乙酸乙酯按1：1体积比萃取三次，合并酯层，然后用无水硫酸镁脱水后过滤，滤液经减压旋蒸脱除乙酸乙酯后得丙三醇碳酸酯，其减压旋蒸的温度为35℃，压力为0.1MPa。

本发明与现有技术相比具有方法简单，操作方便、安全的优点，原料是利用生产柴油的副产物丙三醇，因而廉价易得，并对温室效应气体二氧化碳进行了有效利用，大大减少了大气污染，同时实现丙三醇的高效转化，而且还有效地降低生物柴油的生产成本以及产业链的延伸，缓解了能源日益枯竭的问题，对环境保护具有十分重大的意义，是一种很有工业合成价值的工艺路线。

具体实施方式