CH620434A5 - Process for preparing alkylene carbonates - Google Patents

Description

La presente invenzione concerne un procedimento per la preparazione di alchilencarbonati di formula

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nella quale, R, R', R" ed R'" possono essere idrogeno, un radicale alchilico, arilico, cicloalchilico, alchilarilico consistente nel far reagire i corrispondenti alchilenossidi con anidride carbonica in presenza di un catalizzatore costituito dalla combinazione di una sostanza protica di formula ROH, con R che ha i significati sopra riportati, con una base azotata.

E' noto che gli alchilencarbonati vengono sintetizzati impiegando catalizzatori costituiti da alogenuri di tetra-alchil-ammonio a temperature di circa 200°C e pressioni di C02

nell'intorno di 200 atmosfere: l'impiego di tali catalizzatori alle condizioni citate presenta notevoli difficoltà tecniche legate alla costruzione degli impianti o all'insorgere di problemi di corrosione dovuti proprio alla natura chimica dei 5 catalizzatori.

Il procedimento secondo la presente invenzione come definito dalla rivendicazione 1, permette la preparazione di alchilencarbonati a partire da alchilen-ossidi e C02 in condizioni blande e in assenza assoluta di alogenuri. io Esempi di sostanze protiche sono acqua, metanolo, etanolo, cicloesanolo, fenolo, butanolo, mentre la base azotata può essere scelta fra trimetilammina, trietilammina, piridina, dimetilanilina ed altre. Interessante è il fatto che la base azotata può anche essere costituita da una resina basica azo-15 tata insolubile nel mezzo di reazione; questo, generalmente, è lo stesso alchilen-ossido in presenza di un solvente protico, diluito, o non, con un qualsiasi solvente non interagente.

Il catalizzatore viene impiegato in quantità tali che l'ammontare del componente in difetto varia dallo 0,1 al 30% 20 in peso rispetto al peso di alchilen-ossido, mentre non è determinante il rapporto fra i due componenti, essendo possibile lavorare con un eccesso di base o di sostanza protica, anche se quest'ultimo è il caso preferito.

La reazione viene effettuata a temperature comprese 25 fra 0°C e 200°C, preferibilmente nell'intervallo 80-120°C, ed a pressioni variabili da 1 a 100 atmosfere, preferibilmente nell'intervallo da 1 a 30 atmosfere: la stessa può essere condotta in continuo o discontinuo, in fase omogenea od eterogenea.

30 Ad esempio, con riferimento alla procedura in discontinuo, si caricano l'alchilen-ossido, la base azotata e la sostanza protica in una autoclave e quindi si invia C02 alla pressione voluta. La miscela è scaldata in un bagno alla temperatura desiderata e la pressione si mantiene costante ali-35 mentando COa da una bombola. Quando non si nota più assorbimento si scarica l'autoclave e si distilla il liquido: la sostanza protica e la base azotata possono venire recuperati e riciclati.

Al contrario, se si fa riferimento al processo in continuo, 40 questo consiste nel far fluire in un reattore verticale, riscaldato alla temperatura desiderata e riempito di una resina basica non salificata, una miscela di alchilen-ossido e di sostanza protica sotto pressione di C02. L'effluente viene condensato e quindi distillato di modo che di testa escano l'al-45 chilen-ossido e la sostanza protica che vengono riciclati in testa al reattore con la C02 e di coda l'alchilen-carbonato formatosi.

Le modalità operative saranno comunque illustrate dai seguenti esempi che hanno valore di indicazione di massima.

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Esempio 1

In una autoclave da 300 cc provvista di agitatore si introducono g 60 di etilen-ossido, g 15 di CH3OH e g 3,6 di Et3N.

55 Nella miscela si invia C02 a temperatura ambiente e 10 kg/cm2 di pressione, quindi si riscalda a 50°C.

La pressione aumenta per effetto del riscaldamento e viene mantenuta costante al suo valore massimo integrando continuamente la C02 consumata. La reazione viene se-6o guita per via gas-cromatografico.

Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del 30% ed una resa in etilencarbonato del 29%.

Esempio 2

65 Si opera come nell'esempio precedente con la differenza che la temperatura di esercizio di mantiene sugli 80°C. Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del 70% ed una resa in etilencarbonato del 68%.

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620434

Esempio 3

Si opera come nell'esempio 1 con la differenza che la temperatura di esercizio si mantiene su 110°C. Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del 92% ed una resa in etilencarbonato del 90%.

Esempio 4

Si opera come nell'esempio 1 con la differenza che la C02 viene alimentata a temperatura ambiente ad una pressione di 30 kg/cm2 e la temperatura di esercizio viene portata a 80°C.

Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del-l'83% ed una resa in etilencarbonato pari all'81 %.

Esempio 5

Si opera come nell'esempio 1 con l'unica differenza che non si aggiunge la trietilammina.

Dopo due ore di reazione non si nota la più piccola traccia di etilencarbonato.

Esempio 6

Si opera come nell'esempio 1 con l'unica differenza che la miscela di reazione è priva di CH3OH.

Dopo oltre due ore di reazione non si nota la più piccola traccia di etilencarbonato.

Esempio 7

Si opera come nell'esempio 2 a parte la trietilammina che viene sostituita con una quantità equimolare di piridina.

Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del 60% ed una resa in etilencarbonato pari al 50%.

Esempio 8

5 Si opera come nell'esempio 2 con la differenza che la base azotata è costituita da una quantità equimolare di di-metilanilina.

Dopo 60 minuti di reazione si ha una conversione del 68% ed una resa di etilencarbonato del 65%.

io

Esempio 9

In autoclave da 300 cc si introducono g 79 di propilen-ossido, g 15 di CH3OH, g 3,6 di Et3N.

Operando ad una T = 100°C e a P = 10 kg/cm si ha dopo 15 120 minuti una conversione del 70% ed una resa in propi-lencarbonato del 68%.

Esempio 10

Una miscela costituita da g 10 di ossido di etilene e g 15 20 di CHaOH viene inviata, tramite una pompa a pressione ad una portata di 20 cc liq/h alla testa di un reattore dove viene in contatto con una corrente di C02 anch'essa alimentata alla testa del reattore.

Quest'ultimo, preventivamente caricato con g 50 di re-25 sina basica (Amberlite 94 S) viene termostatato a 80°C e sottoposto ad una pressione di 30 kg/cm2.

L'effluente al fondo del reattore viene condensato ed analizzato per etilencarbonato.

Si ha una produttività oraria per kg di catalizzatore pari 30 a kg 0,54 di etilencarbonato.

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Claims (5)

1. 620434

   2

   RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la preparazione di alchilen-carbo-nati di formula
2. R.

   E

   ni

   •R"

   Ne/

   II

   0

   nella quale R, R', R" ed R'" possono essere idrogeno, un radicale alchilico, arilico, cicloalchilico, alchilarilico, consistente nel far reagire i corrispondenti alchilenossidi con anidride carbonica in presenza di un catalizzatore costituito dalla combinazione di una sostanza protica di formula ROH, con R che ha i significati sopra riportati, con una base azotata.
3. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la reazione viene effettuata in presenza di una quantità di catalizzatore tale che l'ammontare del componente in difetto varia dallo 0,1 al 30% in peso rispetto al peso di alchilenossido.
4. 3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che la reazione viene effettuata a temperature variabili da 0 a 200°C, preferibilmente da 80 a 120°C.
5. 4. Procedimento secondo le rivendicazioni 1, 2 e 3 caratterizzato dal fatto che la reazione viene effettuata a pressioni comprese da 1 a 100 atmosfere, preferibilmente da

   1 a 30 atmosfere.