论文摘要
碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate，简称DMC）是近些年来发展起来的一种新型“绿色化工产品”。作为一种低毒性和有多种反应活性的化学试剂，碳酸二甲酯（DMC）的合成与应用近年来受到了广泛的重视。碳酸二甲酯是一种对环境友好的绿色化学品。它可以代替剧毒的光气和硫酸二甲酯作为环境友好有机合成中间体和起始物质，应用于羰基化和甲基化反应中。此外，DMC还可用作汽油添加剂来提高汽油的含氧量。利用一氧化碳制取有机含氧化合物在学术研究和工业实践中一直是非常活跃的领域。目前，DMC的主要合成路线是甲醇氧化羰化法。多年来，由一氧化碳和甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的技术路线受到了人们的普遍重视。在多种合成碳酸二甲酯的方法中，CO和甲醇液相氧化羰基化法具有明显的优势。该方法工艺先进、成本低、无污染、原料易得、反应条件温和。离子液体是完全由阴阳离子组成且常温下呈液态的离子化合物，为一种低熔点的盐，其性质主要依赖于它所包含的阴阳离子的种类。离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂，并已引起越来越多的研究者的浓厚兴趣。它以其较宽的液态范围、非挥发性、可调控的物化性能、较宽的电化学窗口等特殊性能，作为有机合成的反应介质和催化剂、分离科学的溶剂和萃取剂、电化学的电解液等而得到广泛应用。尤其是近年来，随着环境友好要求的不断提高，人们更致力于寻求新的、实用的离子液体。最近的离子液体化学报道大多集中在新型功能化离子液休的制备，离子液体性能的系统研究，以及作为反应介质和催化剂的实际应用。为了探索离子液体对甲醇氧化羰化合成碳酸二甲酯的影响，本论文主要在以下四个方面开展了研究工作。1．研究了不同的离子液体对甲醇液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的助催化作用。发现了离子液体中含有阴离子Cl-、Br-、PF6-均对该反应有淬灭作用。在我们研究的离子液体中，N-butylpyridium tetrafluoroborate的助催化作用最好。2．研究了反应的温度、压力、时间、CO／O2的比例、离子液体的量对反应的影响。在甲醇为4.0g，催化剂CuCl为1mmol时，得出了最佳的反应条件：反应时间2～4h，反应温度120℃，离子液体2g，PCO／PO2=2，总压力越大越有利于碳酸二甲酯的合成。在120℃、4h、PCO／PO2=2、P总=2.4MPa、2g离子液体条件下，甲醇转化率达到20％，DMC选择性超过97％。3．通过催化体系的循环实验，证明了离子液体和铜催化剂可以循环使用，而得到再生，并且产物碳酸二甲酯的选择性并没有降低。由于实验操作使得催化体系有所减少，因而活性稍微有所下降。4．初步探索了离子液体对液相氧化羰化反应促进作用的机理。从红外光谱中没有发现离子液体和铜催化剂有明显的键合作用，但是从溶解度的角度，发现铜催化剂在该离子液体中的溶解度较甲醇和水中大的多。这也就说明了，离子液体促进了催化剂的溶解，使得催化剂和反应物充分接触，因而提高了催化剂的活性，增加了DMC的时空收率。当然进一步的探讨研究工作还需要继续进行下去。