JP2007039387A - Method for producing carbonate having alkyl group or aryl group by carbon dioxide fixation - Google Patents

Method for producing carbonate having alkyl group or aryl group by carbon dioxide fixation Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an alkylene carbonate by using an ionic liquid as a medium. <P>SOLUTION: The method for producing the carbonate involves reacting an unsubstituted or substituted halogenated alkyl or halogenated aryl, and an alkyl alcohol or an aryl alcohol of substrate compounds with carbon dioxide in the presence of an alkali by using the ionic liquid as a medium to produce a dialkyl carbonate, a diaryl carbonate or an alkyl aryl carbonate. The method is carried out by not only using no dangerous phosgene but also using the safe carbon dioxide as a raw material, and by using a low environmental loading-type reaction system and reaction process, and yet has an extremely high reaction rate, yield and selectivity. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン性液体を媒体として用いたカーボネートの製造方法に関するものであり、更に詳しくは、アルカリ存在下、イオン性液体を媒体として用いることで、基質化合物のハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリールとアルキルアルコール又はアリールアルコールと、二酸化炭素を反応させ、目的化合物のジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はアルキルアリールカーボネートを製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a carbonate using an ionic liquid as a medium, and more specifically, by using an ionic liquid as a medium in the presence of an alkali, The present invention relates to a method for producing a target compound dialkyl carbonate, diaryl carbonate or alkylaryl carbonate by reacting alkyl alcohol or aryl alcohol with carbon dioxide.

アルキレンカーボネートは、ジアルキルカーボネートやポリカーボネートの原料等として重要な化合物であるが、従来法では、危険なホスゲン等の原料を使用しないで、しかも、触媒を使用することなく、高い反応速度で、環境低負荷型の反応系によりカーボネートを製造する方法は確立されておらず、その解決が強く求められていた。本発明は、イオン性液体を媒体として使用し、基質化合物として、ハロゲン化アルキル及びアルキルアルコール等を使用し、これを二酸化炭素と反応させることでカーボネートを高い反応速度で、高い収率で生産することを可能とする、従来法に代替し得るカーボネートの新規生産技術を確立したものとして高い技術的意義を有する。   Alkylene carbonate is an important compound as a raw material for dialkyl carbonates and polycarbonates, but the conventional method does not use dangerous raw materials such as phosgene, and without using a catalyst, at a high reaction rate and low environmental impact. A method for producing carbonate by a loaded reaction system has not been established, and there has been a strong demand for its solution. In the present invention, an ionic liquid is used as a medium, an alkyl halide, an alkyl alcohol, or the like is used as a substrate compound, and this is reacted with carbon dioxide to produce carbonate at a high reaction rate and in a high yield. It has high technical significance as a new carbonate production technology that can replace the conventional method.

ジアルキルカーボネート、特にジメチルカーボネートは、メチル化剤、溶剤、リチウムイオン電池の電解液等の用途があり、年間400万トン級の生産量を誇るマスプロダクトの一つである。また、ジアリールカーボネート、特にジフェニルカーボネートは、主にポリカーボネートの原料として使用され、エンジニアリングプラスチックとして、CD、防弾ガラス、車のライト等の様々な用途がある。   Dialkyl carbonate, particularly dimethyl carbonate, is used as a methylating agent, a solvent, an electrolyte for a lithium ion battery, and the like, and is one of mass products boasting a production amount of 4 million tons per year. Further, diaryl carbonate, particularly diphenyl carbonate, is mainly used as a raw material of polycarbonate, and has various uses such as CD, bulletproof glass, and car light as an engineering plastic.

ポリカーボネートは、世界120万トン/年級の生産量を誇り、その半分は、ジフェニルカーボネートから合成されている。このように、カーボネートは、工業的にまた我々の生活環境の中でもなくてはならない化合物の一つとなってきており、重要な化合物である。このジアルキル、あるいはジアリールカーボネートを製造するための従来技術としては、ホスゲンとジオールを反応させてアルキレンカーボネートを得る方法(ホスゲン法)あるいはエポキシドと二酸化炭素を反応させてアルキレンカーボネートを得る方法が一般的に知られている。   Polycarbonate boasts a production volume of 1.2 million tons / year worldwide, half of which is synthesized from diphenyl carbonate. Thus, carbonate has become one of the compounds that must be industrially and in our living environment, and is an important compound. As a conventional technique for producing this dialkyl or diaryl carbonate, a method of obtaining alkylene carbonate by reacting phosgene and diol (phosgene method) or a method of obtaining alkylene carbonate by reacting epoxide and carbon dioxide is generally used. Are known.

これらのうち、ホスゲン法は、古くから知られており、多くの実用化例が存在する。この方法では、ホスゲンの活性が非常に高いので、アルコール、あるいは水酸基を有する化合物と容易に反応し、ジアルキルカーボネートを容易に生成するものの、同時に塩酸を発生するため、最終的に塩酸の除去、あるいは中和が必要であるという問題があり、また、発生する塩酸による反応装置の腐食等の問題も多く存在していた。更に、使用するホスゲン自身、非常に毒性が高く、外界へ排出することのないようにするために、厳重な管理が必要であった。   Among these, the phosgene method has been known for a long time, and there are many practical examples. In this method, since the activity of phosgene is very high, it easily reacts with alcohol or a compound having a hydroxyl group to easily produce a dialkyl carbonate, but at the same time, hydrochloric acid is generated. There are problems that neutralization is necessary, and there are many problems such as corrosion of the reactor due to the generated hydrochloric acid. Furthermore, the phosgene used itself is very toxic, and strict control is required to prevent it from being discharged to the outside world.

また、エポキシドと二酸化炭素によるアルキレンカーボネートの合成方法は、1956年に発見された方法である。この場合、アルキレンカーボネートからアルコールとのエステル交換反応を介してジアルキルカーボネートに変換し、更に、フェノール類との更なるエステル交換を経てジアリールカーボネートを製造し、最終的にジアリールカーボネートとビスフェノールAとからポリカーボネートを製造する必要がある。この方法では、危険なホスゲンを使用しない上、安全な二酸化炭素を原料としていることから、地球に優しい製造方法として注目されているものの、反応速度が遅い上、最終的なポリカーボネートにするにはステップ数が多いという欠点を有しており、近年まで実用化されることはなかった。   A method for synthesizing alkylene carbonate using epoxide and carbon dioxide was discovered in 1956. In this case, the alkylene carbonate is converted to a dialkyl carbonate through a transesterification reaction with an alcohol, and further a diaryl carbonate is produced through a further transesterification with a phenol, and finally a polycarbonate is obtained from the diaryl carbonate and bisphenol A. Need to manufacture. In this method, dangerous phosgene is not used, and since safe carbon dioxide is used as a raw material, it is attracting attention as a production method friendly to the earth, but the reaction rate is slow and it is a step to make a final polycarbonate It has the disadvantage of a large number and has not been put into practical use until recently.

ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネートの製造技術に関しては、先行文献には、数多くの事例が報告されているが、代表的な例として、例えば、次のような製造技術が開示されている。すなわち、(1)ホスゲン等のカルボニル成分と分枝ジオール及び4〜6価アルコールを含有する多価アルコールとを反応させることにより、ポリカーボネートポリオールを製造する方法が提案されている(特許文献1参照)。また、(2)活性水素含有化合物とCOシントンを、混合金属酸化物触媒等の触媒の存在下、カルボキシル化化合物を製造するのに効果的な条件下で、接触させることによって、カルボキシル化化合物を製造する方法が提案されている(特許文献2参照)。 Regarding the production techniques of dialkyl carbonates and diaryl carbonates, many examples have been reported in the prior literature. As typical examples, for example, the following production techniques are disclosed. That is, (1) a method for producing a polycarbonate polyol by reacting a carbonyl component such as phosgene with a polyhydric alcohol containing a branched diol and a 4- to 6-valent alcohol has been proposed (see Patent Document 1). . In addition, (2) by bringing the active hydrogen-containing compound and CO 2 synthon into contact in the presence of a catalyst such as a mixed metal oxide catalyst under conditions effective to produce a carboxylated compound, the carboxylated compound Has been proposed (see Patent Document 2).

また、(3)原料であるメタノール及びジメチルカーボネートを効率的に循環再利用することによって、芳香族カーボネートを連続的に製造する方法が提案されている(特許文献3参照)。また、(4)第一段階において、アルキレンカーボネートを作り、次いで、これをアルカノールでエステル変換させる、アルキレンオキシド、CO及びアルカノールからジアルキルカーボネートを製造する方法が提案されている(特許文献4参照)。 In addition, (3) a method for continuously producing aromatic carbonates by efficiently recycling and reusing methanol and dimethyl carbonate as raw materials has been proposed (see Patent Document 3). In addition, a method for producing dialkyl carbonate from alkylene oxide, CO 2 and alkanol is proposed in which (4) in the first stage, an alkylene carbonate is produced and then ester-converted with alkanol (see Patent Document 4). .

また、(5)酵素の存在下、ジアルキルカーボネートとアルカンジオールとを常圧下に反応させてオリゴマー化を行い、次いで、減圧下で高分子量化させることによって、ポリ(アルキレンカーボネート)を製造する方法が提案されている(特許文献5参照)。更に、アミン化合物と、有機ハロゲン化物と、原料及び溶媒である液体状又は超臨界状態の二酸化炭素等を使用し、前記有機ハロゲンから遊離したハロゲンを捕獲することにより、ウレタン及びカーボネートを製造する方法も知られている。   Also, (5) a method of producing poly (alkylene carbonate) by reacting dialkyl carbonate and alkanediol in the presence of an enzyme under normal pressure to perform oligomerization, and then increasing the molecular weight under reduced pressure. It has been proposed (see Patent Document 5). Further, a method for producing urethane and carbonate by using an amine compound, an organic halide, carbon dioxide in a liquid or supercritical state as a raw material and a solvent, and capturing halogen liberated from the organic halogen. Is also known.

しかしながら、従来法では、危険なホスゲンや有機ハロゲン化物等の原料を使用しないで、しかも、触媒を使用することなく、高い反応速度で、環境低負荷型の反応系によりカーボネートを高効率に製造する方法は確立されておらず、当技術分野においては、そのようなカーボネートの製造方法に関する新技術の開発が強く要請されていた。   However, the conventional method does not use dangerous phosgene, organic halides, or other raw materials, and does not use a catalyst, and at a high reaction rate, produces a carbonate with high efficiency by an environmentally low-load reaction system. A method has not been established, and there has been a strong demand in the art for the development of a new technology for such a carbonate production method.

特開平6−73173号公報JP-A-6-73173 特開平6−25103号公報JP-A-6-25103 特開平6−40616号公報JP-A-6-40616 特開平5−97774号公報JP-A-5-97774 特開2000−80160号公報JP 2000-80160 A

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上述のカーボネートの製造方法に関する新技術を開発することを目標として鋭意研究開発を進める過程で、イオン性液体を媒体として使用し、基質化合物と二酸化炭素との反応機構、反応選択性について種々研究を重ねた結果、ハロゲン化アルキルないしはハロゲン化アリールとアルキルアルコールないしはアリールアルコールと二酸化炭素を原料とすることで、高収率、高選択率で、高反応速度で簡便にカーボネートを製造できることを見出し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。   Under such circumstances, the present inventors, in view of the above prior art, in the course of earnest research and development with the goal of developing a new technique related to the above-mentioned carbonate production method, As a result of various researches on the reaction mechanism and reaction selectivity between the substrate compound and carbon dioxide, high yields can be obtained by using alkyl halide or aryl halide and alkyl alcohol or aryl alcohol and carbon dioxide as raw materials. The present inventors have found that carbonates can be easily produced at a high reaction rate at a high rate and high selectivity, and further research has been made to complete the present invention.

本発明は、イオン性液体を媒体として使用し、従来法とは異なる基質化合物と二酸化炭素を原料とし、環境低負荷型の新しい反応系及び反応工程で、効率的にジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はアルキルアリールカーボネートを製造することを可能とするカーボネートの新しい製造技術を提供することを目的とするものである。   In the present invention, an ionic liquid is used as a medium, and a substrate compound and carbon dioxide different from those of the conventional method are used as raw materials. An object of the present invention is to provide a new production technique of carbonate that makes it possible to produce an aryl carbonate.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)アルカリ存在下、イオン性液体を媒体として使用し、基質化合物の非置換若しくは置換基を有するハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリールとアルキルアルコール又はアリールアルコールと、二酸化炭素を反応させることにより、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はアルキルアリールカーボネートを製造することを特徴とするカーボネートの製造方法。
(2)アルカリとして、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物又は炭酸塩を用いる前記(1)に記載の方法。
(3)イオン性液体として、イミダゾール塩系イオン性液体、ピリジニウム塩系イオン性液体、又はオニウム塩系イオン性液体を用いる前記(1)に記載の方法。
(4)イオン性液体として、アルキル置換イミダゾリウム塩、アルキルアンモニウム塩、アルキル置換ピリジニウム塩、又はアルキルホスホニウム塩の誘導体からなるイオン性液体を用いる前記(3)に記載の方法。
(5)イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる前記(3)に記載の方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) In the presence of an alkali, an ionic liquid is used as a medium, and a dialkyl is obtained by reacting an alkyl halide or aryl halide having an unsubstituted or substituted group of the substrate compound with an alkyl alcohol or an aryl alcohol and carbon dioxide. A method for producing carbonate, comprising producing carbonate, diaryl carbonate or alkylaryl carbonate.
(2) The method according to (1), wherein an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide or carbonate is used as the alkali.
(3) The method according to (1) above, wherein an imidazole salt ionic liquid, a pyridinium salt ionic liquid, or an onium salt ionic liquid is used as the ionic liquid.
(4) The method according to (3) above, wherein an ionic liquid comprising an alkyl-substituted imidazolium salt, an alkyl ammonium salt, an alkyl-substituted pyridinium salt, or an alkylphosphonium salt derivative is used as the ionic liquid.
(5) The method according to (3), wherein a compound represented by the following general formula is used as the ionic liquid.

Figure 2007039387
Figure 2007039387

(但し、式中R〜Rは、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。) (In the formula, R 1 to R 5 represent hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an unsubstituted or substituted aryl group, and A represents an anionic species. To express.)

(6)イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる前記(3)に記載の方法。 (6) The method as described in said (3) using the compound represented by the following general formula as an ionic liquid.

Figure 2007039387
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(但し、式中R〜R11は、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。) (However, wherein R 6 to R 11 is hydrogen, or unsubstituted or alkyl group having 1 to 16 carbon atoms having a substituent, or an aryl group having an unsubstituted or substituted, A - is the anion species To express.)

(7)イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる前記(3)に記載の方法。 (7) The method as described in said (3) using the compound represented by the following general formula as an ionic liquid.

Figure 2007039387
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(但し、式中、QはN又はPであり、R12〜R15は、それぞれ同一の基でも、異なる基でも若しくは互いに結合して環を形成する基でも良く、水素、又は非置換若しくは置換基を有するアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基若しくはアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。) (However, in the formula, Q is N or P, and R 12 to R 15 may be the same group, different groups, or groups which are bonded to each other to form a ring, hydrogen, unsubstituted or substituted, an alkyl group having a group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group or aryl group, a - represents an anionic species).

(8)イオン性液体として、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(OMI−BF)、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(HMI−BF)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(BMI−BF)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(EMI−BF)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド(OMI−Cl)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムブロマイド(OMI−Br)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロアンチモン(OMI−SbF)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート(OMI−PF)、又は1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンカーボネート(OMI−COCF)を用いる前記(3)に記載の方法。
(9)二酸化炭素として、水素、ヘリウム、二酸化炭素、窒素、酸素、アルゴン、及び空気の中から選択される少なくとも一種類以上の気体と二酸化炭素との混合ガスで、二酸化炭素の分圧が0.01MPa以上である気体あるいは超臨界流体を用いる前記(1)に記載の方法。
(10)反応温度が、0℃以上200℃以下の範囲で、反応圧力が常圧以上50MPa以下である前記(1)に記載の方法。
(11)反応時間が、24時間以内である前記(1)に記載の方法。
(12)イオン性液体量が、基質の体積1に対して、イオン性液体の体積は0.1以上である前記(1)に記載の方法。
(8) As the ionic liquid, 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (OMI-BF 4 ), 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (HMI-BF 4 ), 1-butyl- 3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMI-BF 4), 1- ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMI-BF 4), 1- octyl-3-methylimidazolium chloride (OMI-Cl), 1-octyl-3-methylimidazolium bromide (OMI-Br), 1-octyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimony (OMI-SbF 6 ), 1-octyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (OMI- PF 6), or 1-octyl - - The method according to (3) using methyl imidazolium trifluoromethane carbonate (OMI-CO 2 CF 3) .
(9) Carbon dioxide is a mixed gas of at least one gas selected from hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, argon, and air and carbon dioxide, and the partial pressure of carbon dioxide is 0 The method as described in said (1) using the gas or supercritical fluid which is 0.01 Mpa or more.
(10) The method according to (1) above, wherein the reaction temperature is in the range of 0 ° C. to 200 ° C., and the reaction pressure is normal pressure to 50 MPa.
(11) The method according to (1) above, wherein the reaction time is within 24 hours.
(12) The method according to (1), wherein the volume of the ionic liquid is 0.1 or more with respect to the volume 1 of the substrate.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、アルカリ存在下、イオン性液体を媒体として使用し、基質化合物の非置換若しくは置換基を有するハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリールとアルキルアルコール又はアリールアルコールと、二酸化炭素を反応させることにより、目的化合物のジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はアルキルアリールカーボネートを製造することを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention uses an ionic liquid as a medium in the presence of an alkali and reacts an alkyl halide or aryl halide having an unsubstituted or substituted group of a substrate compound with an alkyl alcohol or aryl alcohol and carbon dioxide, The objective compound is characterized by producing a dialkyl carbonate, diaryl carbonate or alkylaryl carbonate.

ここで、上記置換基は、特に制限されるものではなく、上記反応が実施し得る限り任意の置換基を有する基質化合物を使用することができるが、例えば、メチル基、エチル基、ビニル基、エチニル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基など、炭素数1〜16個のいずれからなるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の脂肪族の置換基、あるいはフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、テトラメチルフェニル基、ペンタフェニル基、ビフェニル基、ヒドロキシフェニル基、アセチルフェニル基など、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン、スルホニル基、アミノ基等の置換基を有するフェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナレン基、ナフタラセン基が例示されるが、好適には、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、メトキシフェニル基などが例示される。   Here, the substituent is not particularly limited, and a substrate compound having an arbitrary substituent can be used as long as the reaction can be performed. For example, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, Alkyl having 1 to 16 carbon atoms such as ethynyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, isopentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, etc. Group, alkenyl group, alkynyl group and other aliphatic substituents, or phenyl group, methylphenyl group, dimethylphenyl group, trimethylphenyl group, tetramethylphenyl group, pentaphenyl group, biphenyl group, hydroxyphenyl group, acetylphenyl group Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, Examples include a phenyl group having a substituent such as a mil group, a carbonyl group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a hydroxyl group, a mercapto group, a halogen, a sulfonyl group, and an amino group, a naphthyl group, an anthracene group, a phenalene group, and a naphthalacene group. Preferably, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a phenyl group, a hydroxyphenyl group, a methoxyphenyl group and the like are exemplified.

本発明の方法では、上記アルカリとして、好適には、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、例えば、NaOH、KOH、LiOH、NaCO、NaHCO、KCO、KHCO、LiCO、CaCO、MgCO、BaCO等が使用される。反応系におけるアルカリの濃度は、使用する基質の投入量に依存するため、特に制限されるものではないが、基質1モルに対して、0.1モル以上1000モル以下、好適には0.1モル以上100モル以下の範囲が好ましい。しかし、本発明の方法は、これらに制限されるものではなく、任意のアルカリを任意の濃度で使用することが可能である。 In the method of the present invention, as the alkali, for example, alkali metal, alkaline earth metal hydroxide, carbonate, for example, NaOH, KOH, LiOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , K 2 CO 3 , KHCO 3 , Li 2 CO 3 , CaCO 3 , MgCO 3 , BaCO 3 and the like are used. The alkali concentration in the reaction system is not particularly limited because it depends on the input amount of the substrate to be used, but is 0.1 to 1000 mol, preferably 0.1 to 1 mol of the substrate. The range of not less than 100 moles is preferable. However, the method of the present invention is not limited to these, and any alkali can be used at any concentration.

次に、本発明では、溶媒であるイオン性液体として、イミダゾール塩系イオン性液体、ピリジニウム塩系イオン性液体、又はオニウム塩系イオン性液体が使用され、例えば、アルキル置換イミダゾリウム塩、アルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルホスホニウム塩の誘導体からなるイオン性液体が例示される。尚、本発明において、イオン性液体は、溶媒であるイオン性液体であることが特に強調される。本発明で使用されるイオン性液体と類似の化合物であっても、溶媒でない場合は、本発明で言うイオン性液体ではないことを強調しておく。更に、本発明の方法では、上記イオン性液体として、下記一般式で表されるイミダゾール塩系イオン性液体(但し、式中、R〜Rは、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)が使用される。 Next, in the present invention, an imidazole salt-based ionic liquid, a pyridinium salt-based ionic liquid, or an onium salt-based ionic liquid is used as the ionic liquid as a solvent. For example, an alkyl-substituted imidazolium salt, an alkylammonium salt Examples thereof include ionic liquids composed of salts, alkylpyridinium salts, and alkylphosphonium salt derivatives. In the present invention, it is particularly emphasized that the ionic liquid is an ionic liquid as a solvent. It is emphasized that even a compound similar to the ionic liquid used in the present invention is not an ionic liquid as used in the present invention if it is not a solvent. Furthermore, in the method of the present invention, as the ionic liquid, an imidazole salt-based ionic liquid represented by the following general formula (wherein R 1 to R 5 have hydrogen, unsubstituted or substituted groups). Represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an aryl group having an unsubstituted or substituted group, and A represents an anionic species).

Figure 2007039387
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また、本発明の方法では、下記一般式で示されるピリジニウム塩系イオン性液体(但し、式中、R〜R11は、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)が使用される。 In the method of the present invention, a pyridinium salt-based ionic liquid represented by the following general formula (wherein R 6 to R 11 are hydrogen, or an unsubstituted or substituted alkyl having 1 to 16 carbon atoms). Represents an unsubstituted or substituted aryl group, and A represents an anionic species).

Figure 2007039387
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ここで、上記アニオン種としては、特に種別を問わないが、好適には、例えば、X(Xはハロゲン)、N(CFSO 、BF 、PF 、CFSO 、CFCO 、NO 、SCN、ClO 、炭酸イオン、安息香酸アニオン又はピクリン酸アニオンが例示される。また、上記置換基としては、好適には、例えば、アリール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン、スルホニル基、又はアミノ基が例示される。 Here, the anion species is not particularly limited, but preferably, for example, X (X is halogen), N (CF 3 SO 2 ) 2 , BF 4 , PF 6 , CF 3. Examples include SO 3 , CF 3 CO 2 , NO 3 , SCN , ClO 4 , carbonate ion, benzoate anion or picrate anion. Further, as the above-mentioned substituent, for example, aryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, formyl group, carbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, hydroxyl group, mercapto group, halogen, sulfonyl A group or an amino group is exemplified.

また、本発明の方法では、下記一般式で示されるオニウム塩系イオン性液体(但し、式中、QはN又はPであり、R12〜R15は、それぞれ同一の基でも、異なる基でも若しくは互いに結合して環を形成する基でも良く、水素、又は非置換若しくは置換基を有するアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基若しくはアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)が使用される。 In the method of the present invention, an onium salt-based ionic liquid represented by the following general formula (wherein Q is N or P, and R 12 to R 15 may be the same or different groups). Or it may be a group which is bonded to each other to form a ring, and represents hydrogen or an unsubstituted or substituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group or aryl group, and A represents an anionic species.) Is used.

Figure 2007039387
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ここで、上記アニオン種としては、好適には、例えば、X(Xはハロゲン)、N(CFSO 、BF 、PF 、CFSO 、CFCO 、NO 、SCN、ClO 、炭酸イオン、安息香酸アニオン又はピクリン酸アニオンが例示される。また、上記置換基としては、好適には、例えば、アリール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン、スルホニル基、又はアミノ基が例示される。 Here, as the anion species, for example, X (X is a halogen), N (CF 3 SO 2 ) 2 , BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 , CF 3 CO 2 -, NO 3 -, SCN -, ClO 4 -, carbonate ion, benzoate anion, or picric acid anion is exemplified. Further, as the above-mentioned substituent, for example, aryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, formyl group, carbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, hydroxyl group, mercapto group, halogen, sulfonyl A group or an amino group is exemplified.

本発明においては、イオン性液体に関して、例えば、カウンターカチオンでは、Rがオクチル基、Rが水素、Rがメチル基、XがBFである場合:OMI−BF、また、Rがヘキシル基の場合:HMI−BF、更に、Rがブチル基の場合:BMI−BF、Rがエチル基の場合:EMI−BFと略記する。一方、カウンターアニオンでは、Clの場合:OMI−Cl、Brの場合:OMI−Br、SbF の場合:OMI−SbF、PF の場合:OMI−PF、COCF の場合:OMI−COCFと略記する。 In the present invention, for an ionic liquid, for example, in the counter cation, when R 1 is an octyl group, R 2 is hydrogen, R 3 is a methyl group, and X is BF 4 : OMI-BF 4 , R 1 Is a hexyl group: abbreviated as HMI-BF 4 , and when R 1 is a butyl group: BMI-BF 4 , and when R 1 is an ethyl group: EMI-BF 4 . On the other hand, in the counter anion, in the case of Cl : OMI-Cl, in the case of Br : in the case of OMI-Br and SbF 6 : in the case of OMI-SbF 6 and PF 6 : OMI-PF 6 , CO 2 CF 3 - for: abbreviated as OMI-CO 2 CF 3.

本発明では、基質化合物として、非置換若しくは置換基を有するハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリールとアルキルアルコール又はアリールアルコールを使用し、二酸化炭素と反応させるが、基質としては、例えば、メチル基、エチル基、ビニル基、エチニル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基など、炭素数1〜16個のいずれからなるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の脂肪族の置換基を有するハロゲン化物とアルコールあるいはフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、テトラメチルフェニル基、ペンタフェニル基、ビフェニル基、ヒドロキシフェニル基、アセチルフェニル基など、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン、スルホニル基、アミノ基等の置換基を有するフェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナレン基、ナフタラセン基のハロゲン化物とアルコールが例示される。   In the present invention, an unsubstituted or substituted halogenated alkyl or aryl halide and an alkyl alcohol or aryl alcohol are used as a substrate compound and reacted with carbon dioxide. Examples of the substrate include a methyl group and an ethyl group. , Vinyl group, ethynyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, isopentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, etc. Halides having aliphatic substituents such as alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups and alcohol or phenyl groups, methylphenyl groups, dimethylphenyl groups, trimethylphenyl groups, tetramethylphenyl groups, pentaphenyl groups, biphenyls Group, hydroxyph Substituents such as alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, formyl groups, carbonyl groups, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, hydroxyl groups, mercapto groups, halogens, sulfonyl groups, amino groups, etc. Examples thereof include halogenated phenyl groups, naphthyl groups, anthracene groups, phenalene groups, and naphthalacene groups, and alcohols.

そして、より好適には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、フェノール、ナフトール、ヒドロキシアントラセン、ヒドロキシフェナレン、クロロメタン、クロロエタン、クロロプロパン、クロロイソプロパン、クロロベンゼン、クロロナフタレン、クロロヒドロキシアントラセン、クロロヒドロキシフェナレンなどが例示される。しかし、これらに制限されるものではなく、本発明の方法において、上述の反応系でカーボネートを生成するものであれば任意の基質化合物を使用することができる。   More preferably, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, phenol, naphthol, hydroxyanthracene, hydroxyphenalene, chloromethane, chloroethane, chloropropane, chloroisopropane, chlorobenzene, chloronaphthalene, chlorohydroxyanthracene, chlorohydroxyphenalene Etc. are exemplified. However, it is not limited thereto, and any substrate compound can be used in the method of the present invention as long as it produces carbonate in the above reaction system.

本発明では、二酸化炭素は、原料の一つでもあるため、基本的に基質化合物のハロゲン化化合物とアルコール1モルに対して、少なくとも1モルの二酸化炭素を含んでいれば良い。この二酸化炭素として、例えば、水素、ヘリウム、二酸化炭素、窒素、酸素、アルゴン、及び空気の中から少なくとも一種類以上の気体と二酸化炭素との混合ガスを使用することが可能であり、好適には、二酸化炭素の分圧が0.01MPa以上である気体あるいは超臨界流体が使用される。   In the present invention, since carbon dioxide is also one of the raw materials, it is basically sufficient to contain at least 1 mol of carbon dioxide with respect to 1 mol of the halogenated compound and alcohol of the substrate compound. As this carbon dioxide, for example, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, argon, and a mixed gas of at least one kind of gas and carbon dioxide can be used, preferably A gas or a supercritical fluid having a partial pressure of carbon dioxide of 0.01 MPa or more is used.

本発明の方法では、反応条件は、温度範囲0℃以上300℃以下、好ましくは、温度範囲が50℃以上200℃以下の範囲で、反応圧力が常圧以上、好ましくは0.1MPa以上50MPa以下の範囲である。温度が50℃以下では、反応が進みにくく、0℃では、ほぼ反応しない。一方、200℃以上では、収率が減少し、300℃以上では、複雑な反応が起き、目的物を得ることが難しいため、好ましくない。   In the method of the present invention, the reaction conditions are a temperature range of 0 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably a temperature range of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and a reaction pressure of normal pressure or higher, preferably 0.1 MPa or higher and 50 MPa or lower. Range. When the temperature is 50 ° C. or lower, the reaction hardly proceeds, and when it is 0 ° C., the reaction hardly occurs. On the other hand, when the temperature is 200 ° C. or higher, the yield decreases, and when the temperature is 300 ° C. or higher, a complicated reaction occurs and it is difficult to obtain the target product.

また、圧力に対する影響は、低圧の方が収率が良く、圧力を増大させることで、30MPaまでは減量する傾向がある。但し、それ以上の圧力では、40〜50MPaの範囲では、増大する傾向が見られる。これ以上の圧力の場合、更に収率が向上することが予想されるが、1MPaの時の収率と、60MPaの時の収率は、ほぼ同程度であることを考えると、120MPaの時に、収率が100%近くなることが予想される。但し、実際上、圧力50MPa以上は装置コストの関係上あまり好ましくない。   In addition, as for the influence on the pressure, the yield is better at the low pressure, and the pressure tends to decrease to 30 MPa by increasing the pressure. However, at a pressure higher than that, a tendency to increase is seen in the range of 40 to 50 MPa. In the case of a pressure higher than this, it is expected that the yield will be further improved, but considering that the yield at 1 MPa and the yield at 60 MPa are approximately the same, at 120 MPa, The yield is expected to be close to 100%. However, in practice, a pressure of 50 MPa or more is not so preferable in terms of apparatus cost.

本発明の方法では、反応時間は、5分以上24時間以内で製造できるが、より好ましくは3時間以上であれば、十分な収率を得られることができる。但し、本発明では、反応時間については、基質、反応系の種類、温度及び圧力条件等に応じて、目的化合物の転化率、選択率、収率等を考慮して任意に設定することができる。   In the method of the present invention, the reaction time can be produced within 5 minutes to 24 hours, but more preferably 3 hours or more, a sufficient yield can be obtained. However, in the present invention, the reaction time can be arbitrarily set in consideration of the conversion rate, selectivity, yield, etc. of the target compound, depending on the substrate, the type of reaction system, temperature and pressure conditions, etc. .

本発明の方法において、上記イオン性液体の量は、反応系において、基質の体積1に対してイオン性液体の体積は0.1以上であることが好ましい。これにより、目的化合物の収率を大きく増大することができる。本発明では、反応毎にアルカリ(例えば、NaOH)を添加すると、2回目以降では収率は低下するが、例えば、イオン性液体から析出したNaClを分別し、新たにアルカリを添加することで収率を改善することができるので、イオン性液体をリサイクルすることが可能である。   In the method of the present invention, the amount of the ionic liquid in the reaction system is preferably such that the volume of the ionic liquid is 0.1 or more with respect to the volume 1 of the substrate. Thereby, the yield of the target compound can be greatly increased. In the present invention, when an alkali (for example, NaOH) is added for each reaction, the yield decreases after the second time. However, for example, by separating the NaCl precipitated from the ionic liquid and adding a new alkali, the yield is reduced. Since the rate can be improved, it is possible to recycle the ionic liquid.

本発明の方法により得られるカーボネートとして、例えば、ジメチルチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジイソブチルカーボネート、ジ−t−ブチルカーボネート、ジシクロブチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、ジイソペンチルカーボネート、ジシクロペンチルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなど、炭素数1〜16個のいずれからなるジアルキルカーボネート、ジアルケニルカーボネート、ジアルキニルカーボネート等の脂肪族を置換基とするカーボネートが例示される。   Examples of the carbonate obtained by the method of the present invention include, for example, dimethyltyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, diisobutyl carbonate, di-t-butyl carbonate, dicyclobutyl carbonate, dipentyl carbonate, diisopentyl. Examples thereof include carbonates having aliphatic substituents such as dialkyl carbonates, dialkenyl carbonates, dialkynyl carbonates and the like having any of 1 to 16 carbon atoms such as carbonates, dicyclopentyl carbonates, dihexyl carbonates, dicyclohexyl carbonates.

更に、ジフェニルカーボネート、ビス(メチルフェニル)カーボネート、ビス(ジメチルフェニル)カーボネート、ビス(トリメチルフェニル)カーボネート、ビス(テトラメチルフェニル)カーボネート、ビス(ペンタメチルフェニル)カーボネート、ビス(ビフェニル)カーボネート、ビス(ヒドロキシフェニル)カーボネート、ビス(アセチルフェニル)カーボネートなど、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ホルミル基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲン、スルホニル基、アミノ基等の置換基を有するフェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナレン基、ナフタラセン基のカーボネート、又はこれらのうちいずれかの置換基からなるカーボネートが例示される。   Furthermore, diphenyl carbonate, bis (methylphenyl) carbonate, bis (dimethylphenyl) carbonate, bis (trimethylphenyl) carbonate, bis (tetramethylphenyl) carbonate, bis (pentamethylphenyl) carbonate, bis (biphenyl) carbonate, bis ( Hydroxyphenyl) carbonate, bis (acetylphenyl) carbonate, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, formyl group, carbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, hydroxyl group, mercapto group, halogen, sulfonyl group, amino group A phenyl group, a naphthyl group, an anthracene group, a phenalene group, a carbonate of a naphthalacene group having a substituent such as Bets are exemplified.

そして、好適には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジアントリルカーボネートなどが例示される。しかし、これらに制限されるものではない。   Preferably, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, diphenyl carbonate, dinaphthyl carbonate, dianthryl carbonate and the like are exemplified. However, it is not limited to these.

本発明の方法は、アルキレンカーボネートの新しい合成方法として、(1)危険なホスゲンを原料として使用しない、(2)原料として、安全な二酸化炭素を使用し、更に安価で多様なハロゲン化アルキル及びアルキルアルコール等を用いるため、環境にやさしく、しかも製造コストを抑えることができる、(3)反応速度としては3時間程度で93%以上の収率に達する、(4)アルカリ及びイオン性液体を使用するため、反応過程において塩酸は中和され、酸による反応装置の腐食等の問題がない、(5)収率、選択率が100%近くであり、高効率である、(6)イオン性液体は、繰り返し使用できるため、廃棄物の排出を極力押さえることができる、等の特徴を有するものであり、従来法の問題点を確実に解決することが可能なアルキレンカーボネートの新しい合成方法として有用である。   The method of the present invention is a new synthesis method of alkylene carbonate. (1) No dangerous phosgene is used as a raw material. (2) Safe carbon dioxide is used as a raw material. Since alcohol is used, it is environmentally friendly and can reduce production costs. (3) The reaction rate reaches 93% or more in about 3 hours. (4) Uses alkali and ionic liquids. Therefore, hydrochloric acid is neutralized in the reaction process, and there is no problem such as corrosion of the reactor due to the acid. (5) Yield, selectivity is nearly 100%, and high efficiency. (6) Ionic liquid is Because it can be used repeatedly, it has features such as minimizing waste discharge, and it is possible to reliably solve the problems of conventional methods. It is useful as a new method for the synthesis of Ren carbonate.

本発明により、(1)イオン性液体を反応媒体として用いるカーボネートの新しい合成方法を提供することができる、(2)本発明の方法は、安全な二酸化炭素を原料としていることから、環境低負荷型の反応プロセスとして有用である、(3)高い反応速度、高収率、及び高選択率が期待できることから、実用化可能なカーボネートの新しい製造技術として高く期待することができる、(4)反応装置の腐食は殆ど起こらないため、装置を長期間使用することができる、(5)収率、選択率を100%近くにすることができるため、不純物除去等の精製作業を極力簡略することができる、(6)廃棄物の排出を極力押さえることができるため、環境にやさしい環境低負荷型のプロセスとして有用である、という効果が奏される。   According to the present invention, (1) a new method for synthesizing carbonate using an ionic liquid as a reaction medium can be provided. (2) Since the method of the present invention uses safe carbon dioxide as a raw material, it has a low environmental impact. It is useful as a type of reaction process. (3) Since high reaction rate, high yield, and high selectivity can be expected, it can be highly expected as a new production technology of carbonate that can be put to practical use. (4) Reaction Since the corrosion of the apparatus hardly occurs, the apparatus can be used for a long time. (5) Since the yield and selectivity can be close to 100%, the purification work such as impurity removal can be simplified as much as possible. (6) Since the discharge of waste can be suppressed as much as possible, the effect of being useful as an environmentally friendly and environmentally friendly process can be achieved.

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

本実施例では、反応を、下記の反応式で示す方法で検討した。   In this example, the reaction was examined by the method shown by the following reaction formula.

Figure 2007039387
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内容量25mlのステレンレス鋼製オートクレーブに、アルカリとして炭酸ナトリウム(0.1g)、基質としてクロロプロパン(1.2mL、14mmol)及びプロパノール(1mL、13mmol)、各種イオン性液体5mLを入れ、油浴で180℃に加熱してから、二酸化炭素を高圧ポンプで導入し、圧力を20MPaにした。その後、5時間攪拌し、反応させた後、氷冷してからゆっくりと脱圧した。得られた反応生成物をエーテルで抽出した後、CG−MS/MSで分析し、反応収率、選択率を求めた。得られた結果を表1にまとめて示す。   In an autoclave made of stainless steel with an internal volume of 25 ml, sodium carbonate (0.1 g) as an alkali, chloropropane (1.2 mL, 14 mmol) and propanol (1 mL, 13 mmol) as substrates and 5 mL of various ionic liquids are placed in an oil bath and 180 ml. After heating to 0 ° C., carbon dioxide was introduced with a high pressure pump to a pressure of 20 MPa. Thereafter, the mixture was stirred for 5 hours to react, then cooled on ice and then slowly depressurized. The obtained reaction product was extracted with ether and then analyzed by CG-MS / MS to obtain the reaction yield and selectivity. The obtained results are summarized in Table 1.

Figure 2007039387
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上述の条件で反応を行なった結果、転化率は100%で、原料は回収されなかった。更に、各種イオン性液体におけるイミダゾール塩の置換基の種類やそのアニオンの種類、そしてピリジニウム塩系のアニオンの種類、アンモニウム塩の置換基、ホスホニウム塩のどのイオン性液体でも、カーボネートは、ほぼ90%以上の収率で得られることが分かった。また、不純物として微量のジプロピルエーテルが生成するのが分かったが、下記反応式で示される本副反応は、反応初めの180℃までに加熱する段階で得られたものと考えられる。   As a result of performing the reaction under the above-mentioned conditions, the conversion rate was 100%, and the raw material was not recovered. Furthermore, the types of substituents of imidazole salts and the types of anions thereof in various ionic liquids, the types of pyridinium salt type anions, the substituents of ammonium salts, and ionic liquids of phosphonium salts are almost 90% carbonate. It was found that the above yield was obtained. Moreover, although it turned out that a trace amount dipropyl ether produces | generates as an impurity, it is thought that this side reaction shown by the following Reaction Formula was obtained at the stage heated to 180 degreeC at the beginning of reaction.

Figure 2007039387
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上記実施例1と同様の条件で、アルカリ種の依存性を検討した。その結果を表2にまとめて示す。その結果、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム及び炭酸ナトリウムのいずれでも、同様に、カーボネートを99%以上の収率で得ることができることが分かった。   Under the same conditions as in Example 1, the dependence of alkali species was examined. The results are summarized in Table 2. As a result, it was found that any of sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate and sodium carbonate can similarly obtain a carbonate with a yield of 99% or more.

Figure 2007039387
Figure 2007039387

上記実施例1と同様の条件で、炭酸ナトリウムの量について検討した。その結果を表3にまとめて示す。プロパノール(13mmol)に対して、炭酸ナトリウムの量が0.05gの場合、EMI−SbFのイオン性液体の場合は、カーボネートの収率が67%に減少したが、その他のイオン性液体の場合には、いずれも80%以上の収率でカーボネートが得られることが分かった。 The amount of sodium carbonate was examined under the same conditions as in Example 1 above. The results are summarized in Table 3. When the amount of sodium carbonate is 0.05 g with respect to propanol (13 mmol), the yield of carbonate is reduced to 67% in the case of EMI-SbF 6 ionic liquid, but in the case of other ionic liquids In both cases, it was found that carbonate was obtained in a yield of 80% or more.

Figure 2007039387
Figure 2007039387

上記実施例1と同様の条件で、各種アルコール及びハロゲン化アルキルについて検討した。その結果を表4にまとめて示す。RとR’が異なる置換基の場合は、目的とするカーボネートも生成するものの、同時に、R又はR’のみのカーボネートが得られることが分かった。更に、原料にフェノールとクロロベンゼンを用いると、カーボネートが若干生成するものの、その多くはジフェニルエーテルであることが分かった。尚、表4において、a)は、各カーボネートの収率:ジプロピル:9.6%、ブチルプロピルカーボネート:42.8%、ジブチルカーボネート:8.6%の合計値を表わす。   Various alcohols and alkyl halides were examined under the same conditions as in Example 1 above. The results are summarized in Table 4. In the case where R and R ′ are different substituents, it was found that the target carbonate was produced, but at the same time, only R or R ′ carbonate was obtained. Furthermore, when phenol and chlorobenzene were used as raw materials, although some carbonates were produced, most of them were found to be diphenyl ether. In Table 4, a) represents the total yield of each carbonate: dipropyl: 9.6%, butyl propyl carbonate: 42.8%, dibutyl carbonate: 8.6%.

Figure 2007039387
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上記実施例1と同様の条件で、プロパノール及びクロロプロパンを原料に、180℃における収率の圧力依存性について検討した。その結果を表5にまとめて示す。また、図1に、そのグラフを示す。これらより、反応圧力が約20MPaのときに収率が最も高い99%であり、選択率も99%であることが分かった。残り1%はエーテルが生成した。   Under the same conditions as in Example 1, the pressure dependence of the yield at 180 ° C. was examined using propanol and chloropropane as raw materials. The results are summarized in Table 5. FIG. 1 shows the graph. From these, it was found that when the reaction pressure was about 20 MPa, the yield was 99%, which was the highest, and the selectivity was also 99%. The remaining 1% was ether.

Figure 2007039387
Figure 2007039387

上記実施例1と同様の条件で、プロパノール及びクロロプロパンを原料に、5MPa、5時間の条件でカーボネート収率の温度依存性について検討した。その結果を表6にまとめて示す。また、図2に、そのグラフを示す。これらより、反応温度が約160℃のときに収率が最も高くなり、99%であり、選択率も99%であることが分かった。残り1%はエーテルが生成した。また、温度が高い場合、特に、エーテル等の不純物の生成が顕著に現れ、選択率が低下する傾向が見られた。   Under the same conditions as in Example 1, propanol and chloropropane were used as raw materials, and the temperature dependence of the carbonate yield was examined under the conditions of 5 MPa and 5 hours. The results are summarized in Table 6. Moreover, the graph is shown in FIG. From these results, it was found that when the reaction temperature was about 160 ° C., the yield was the highest, 99%, and the selectivity was 99%. The remaining 1% was ether. In addition, when the temperature was high, the generation of impurities such as ether was particularly prominent, and the selectivity decreased.

Figure 2007039387
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上記実施例1と同様の条件で、プロパノール及びクロロプロパンを原料に、180℃、20MPaの条件でカーボネート収率の時間変化について検討した。その結果を表7にまとめて示す。また、図3に、そのグラフを示す。これらより、約3時間程度で93%の収率に達しており、約5時間以降は99%以上になることが分かった。   Under the same conditions as in Example 1, propanol and chloropropane were used as raw materials, and changes in carbonate yield over time were examined under the conditions of 180 ° C. and 20 MPa. The results are summarized in Table 7. Moreover, the graph is shown in FIG. From these, it was found that a yield of 93% was reached in about 3 hours and 99% or more after about 5 hours.

Figure 2007039387
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以上詳述したように、本発明は、イオン性液体を反応媒体として用いる新しいカーボネートの製造技術に係るものであり、本発明により、イオン性液体と安全な二酸化炭素を原料として用いる新しいカーボネートの合成方法を提供することができる。本発明は、危険なホスゲンを使用しない上、安全な二酸化炭素を原料として使用し、環境低負荷型の反応系及び反応工程を用いた、しかも、反応速度、収率及び選択率がきわめて高い、新しいカーボネートの製造技術を提供するものである。本発明の方法は、従来法に代替し得る産業用生産技術としてその実用化が高く期待できるものである。   As described above in detail, the present invention relates to a new carbonate production technique using an ionic liquid as a reaction medium, and according to the present invention, synthesis of a new carbonate using an ionic liquid and safe carbon dioxide as raw materials. A method can be provided. The present invention does not use dangerous phosgene, uses safe carbon dioxide as a raw material, uses a low environmental load type reaction system and reaction process, and has extremely high reaction rate, yield, and selectivity. It provides new carbonate production technology. The method of the present invention can be highly expected to be put to practical use as an industrial production technique that can replace the conventional method.

本発明における反応圧力とカーボネート収率の関係を示す。The relationship between the reaction pressure and carbonate yield in this invention is shown. 本発明における反応温度とカーボネート収率の関係を示す。The relationship of reaction temperature and carbonate yield in this invention is shown. 本発明における反応時間とカーボネート収率の関係を示す。The relationship between the reaction time and carbonate yield in this invention is shown.

Claims (12)

アルカリ存在下、イオン性液体を媒体として使用し、基質化合物の非置換若しくは置換基を有するハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリールとアルキルアルコール又はアリールアルコールと、二酸化炭素を反応させることにより、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はアルキルアリールカーボネートを製造することを特徴とするカーボネートの製造方法。   In the presence of alkali, an ionic liquid is used as a medium, and an alkyl halide or aryl halide having an unsubstituted or substituted group of the substrate compound is reacted with alkyl alcohol or aryl alcohol with carbon dioxide, thereby dialkyl carbonate, diaryl. A method for producing carbonate, comprising producing carbonate or alkylaryl carbonate. アルカリとして、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物又は炭酸塩を用いる請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide or carbonate is used as the alkali. イオン性液体として、イミダゾール塩系イオン性液体、ピリジニウム塩系イオン性液体、又はオニウム塩系イオン性液体を用いる請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein an imidazole salt ionic liquid, a pyridinium salt ionic liquid, or an onium salt ionic liquid is used as the ionic liquid. イオン性液体として、アルキル置換イミダゾリウム塩、アルキルアンモニウム塩、アルキル置換ピリジニウム塩、又はアルキルホスホニウム塩の誘導体からなるイオン性液体を用いる請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein an ionic liquid comprising an alkyl-substituted imidazolium salt, an alkyl ammonium salt, an alkyl-substituted pyridinium salt, or a derivative of an alkylphosphonium salt is used as the ionic liquid. イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる請求項3に記載の方法。
Figure 2007039387
(但し、式中R〜Rは、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)
The method according to claim 3, wherein a compound represented by the following general formula is used as the ionic liquid.
Figure 2007039387
(In the formula, R 1 to R 5 represent hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an unsubstituted or substituted aryl group, and A represents an anionic species. To express.)
イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる請求項3に記載の方法。
Figure 2007039387
(但し、式中R〜R11は、水素、又は非置換若しくは置換基を有する炭素数1〜16のアルキル基、又は非置換若しくは置換基を有するアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)
The method according to claim 3, wherein a compound represented by the following general formula is used as the ionic liquid.
Figure 2007039387
(In the formula, R 6 to R 11 represent hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an unsubstituted or substituted aryl group, and A represents an anionic species. To express.)
イオン性液体として、下記一般式で表される化合物を用いる請求項3に記載の方法。
Figure 2007039387
(但し、式中、QはN又はPであり、R12〜R15は、それぞれ同一の基でも、異なる基でも若しくは互いに結合して環を形成する基でも良く、水素、又は非置換若しくは置換基を有するアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基若しくはアリール基を表し、Aはアニオン種を表す。)
The method according to claim 3, wherein a compound represented by the following general formula is used as the ionic liquid.
Figure 2007039387
(However, in the formula, Q is N or P, and R 12 to R 15 may be the same group, different groups, or groups which are bonded to each other to form a ring, hydrogen, unsubstituted or substituted, an alkyl group having a group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group or aryl group, a - represents an anionic species).
イオン性液体として、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(OMI−BF)、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(HMI−BF)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(BMI−BF)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(EMI−BF)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド(OMI−Cl)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムブロマイド(OMI−Br)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロアンチモン(OMI−SbF)、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート(OMI−PF)、又は1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンカーボネート(OMI−COCF)を用いる請求項3に記載の方法。 As the ionic liquid, 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (OMI-BF 4 ), 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (HMI-BF 4 ), 1-butyl-3-methyl tetrafluoroborate (BMI-BF 4), 1- ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMI-BF 4), 1- octyl-3-methylimidazolium chloride (OMI-Cl), 1- octyl 3-methylimidazolium bromide (OMI-Br), 1- octyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimonate (OMI-SbF 6), 1- octyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (OMI-PF 6) Or 1-octyl-3-me The method of claim 3 using the Le imidazolium trifluoromethane carbonate (OMI-CO 2 CF 3) . 二酸化炭素として、水素、ヘリウム、二酸化炭素、窒素、酸素、アルゴン、及び空気の中から選択される少なくとも一種類以上の気体と二酸化炭素との混合ガスで、二酸化炭素の分圧が0.01MPa以上である気体あるいは超臨界流体を用いる請求項1に記載の方法。   Carbon dioxide is a mixed gas of at least one gas selected from hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, argon, and air and carbon dioxide, and the partial pressure of carbon dioxide is 0.01 MPa or more. The method according to claim 1, wherein a gas or a supercritical fluid is used. 反応温度が、0℃以上200℃以下の範囲で、反応圧力が常圧以上50MPa以下である請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the reaction temperature is in the range of 0 ° C. to 200 ° C., and the reaction pressure is normal pressure to 50 MPa. 反応時間が、24時間以内である請求項1に記載の方法。   The process according to claim 1, wherein the reaction time is within 24 hours. イオン性液体量が、基質の体積1に対して、イオン性液体の体積は0.1以上である請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the volume of the ionic liquid is 0.1 or more with respect to the volume 1 of the substrate.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010037477A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Bayer Technology Services Gmbh Method for producing diphenylcarbonate having catalyst comprising ionic fluids
JP2013542056A (en) * 2010-09-03 2013-11-21 リサーチ・トライアングル・インスティチュート Renewable ionic liquid solvent for acid-gas separation
CN103814468A (en) * 2013-09-27 2014-05-21 惠州亿纬锂能股份有限公司 Electrolyte for lithium battery and lithium battery using the electrolyte
CN103980124A (en) * 2014-05-09 2014-08-13 天津大学 Synthetic method of diphenyl carbonate from propylene carbonate by catalysis of ionic liquid
CN108285416A (en) * 2018-03-21 2018-07-17 刘桀曦 The method that electrode-induced carbon dioxide catalyzes and synthesizes dipropyl carbonate
CN111362800A (en) * 2020-04-02 2020-07-03 华东理工大学 Method for preparing organic carbonate at normal temperature and pressure
CN113333020A (en) * 2021-06-28 2021-09-03 沈阳工业大学 Supermolecular onium salt catalyst for synthesizing carbonate and preparation method thereof
CN116535382A (en) * 2023-01-16 2023-08-04 廊坊师范学院 Method for catalytic conversion of carbon dioxide by using ionic liquid

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565443A (en) * 1979-06-28 1981-01-20 Tokuyama Soda Co Ltd Synthesis of organic carbonate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565443A (en) * 1979-06-28 1981-01-20 Tokuyama Soda Co Ltd Synthesis of organic carbonate

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8507712B2 (en) 2008-09-30 2013-08-13 Bayer Technology Services Gmbh Method for producing diphenylcarbonate having catalyst comprising ionic fluids
WO2010037477A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Bayer Technology Services Gmbh Method for producing diphenylcarbonate having catalyst comprising ionic fluids
US9839875B2 (en) 2010-09-03 2017-12-12 Research Triangle Institute Regenerable solvent mixtures for acid-gas separation
JP2013542056A (en) * 2010-09-03 2013-11-21 リサーチ・トライアングル・インスティチュート Renewable ionic liquid solvent for acid-gas separation
US10549233B2 (en) 2010-09-03 2020-02-04 Research Triangle Institute Regenerable solvent mixtures for acid-gas separation
US9707510B2 (en) 2010-09-03 2017-07-18 Research Triangle Institute Regenerable solvent mixtures for acid-gas separation
CN103814468A (en) * 2013-09-27 2014-05-21 惠州亿纬锂能股份有限公司 Electrolyte for lithium battery and lithium battery using the electrolyte
CN103980124A (en) * 2014-05-09 2014-08-13 天津大学 Synthetic method of diphenyl carbonate from propylene carbonate by catalysis of ionic liquid
CN108285416A (en) * 2018-03-21 2018-07-17 刘桀曦 The method that electrode-induced carbon dioxide catalyzes and synthesizes dipropyl carbonate
CN111362800A (en) * 2020-04-02 2020-07-03 华东理工大学 Method for preparing organic carbonate at normal temperature and pressure
CN111362800B (en) * 2020-04-02 2023-01-17 华东理工大学 Method for preparing organic carbonate at normal temperature and pressure
CN113333020A (en) * 2021-06-28 2021-09-03 沈阳工业大学 Supermolecular onium salt catalyst for synthesizing carbonate and preparation method thereof
CN113333020B (en) * 2021-06-28 2022-02-15 沈阳工业大学 Supermolecular onium salt catalyst for synthesizing carbonate and preparation method thereof
CN116535382A (en) * 2023-01-16 2023-08-04 廊坊师范学院 Method for catalytic conversion of carbon dioxide by using ionic liquid

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