JP2011032222A - Process for producing cyclic carbonate - Google Patents

Process for producing cyclic carbonate Download PDF

Info

Publication number
JP2011032222A
JP2011032222A JP2009180738A JP2009180738A JP2011032222A JP 2011032222 A JP2011032222 A JP 2011032222A JP 2009180738 A JP2009180738 A JP 2009180738A JP 2009180738 A JP2009180738 A JP 2009180738A JP 2011032222 A JP2011032222 A JP 2011032222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
catalyst
cyclic carbonate
indium
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009180738A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuko Mitani
育子 三谷
Akio Baba
章夫 馬場
Ikuya Shibata
育也 芝田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP2009180738A priority Critical patent/JP2011032222A/en
Publication of JP2011032222A publication Critical patent/JP2011032222A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing a cyclic carbonate in a high yield by a reaction even at about normal temperature and normal pressure. <P>SOLUTION: The process comprises the production of a cyclic carbonate by the reaction of an epoxy compound with carbon dioxide. The reaction is carried out in the presence of an indium or organophosphorus catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規な環状カーボネートの製造方法に関する。   The present invention relates to a novel method for producing a cyclic carbonate.

エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート(環状炭酸エステル)は、リチウムイオン二次電池の電解液、プラスチック原料、溶剤等として広く利用されている。   Cyclic carbonates (cyclic carbonates) such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate are widely used as electrolytes, plastic raw materials, solvents, and the like for lithium ion secondary batteries.

従来、環状カーボネートの製造方法は種々提案されている。例えば、アンモニウム塩を触媒として用いて高温高圧下で反応させる製造方法が知られている。また、特許文献1には、エポキシ化合物と二酸化炭素との反応によりアルキレンカーボネートを製造する方法において、3−八面体型スメクタイト及び/又はアルカリ金属包含3−八面体型スメクタイトの少なくとも一種を触媒として用いる製造方法が記載されている。   Conventionally, various methods for producing cyclic carbonates have been proposed. For example, a production method in which an ammonium salt is used as a catalyst and reacted under high temperature and high pressure is known. Patent Document 1 uses at least one of 3-octahedral smectite and / or alkali metal-containing 3-octahedral smectite as a catalyst in a method for producing alkylene carbonate by reaction of an epoxy compound and carbon dioxide. A manufacturing method is described.

上記特許文献1の製造方法は、基本的に高温で反応させることを必要としている。これに対し、特許文献2には、エポキシ化合物と二酸化炭素との反応により環状カーボネートを製造する方法において、インジウム系触媒及びスズ系触媒を併用することによって反応条件を緩和することが記載されている。しかしながら、特許文献2には、室温付近の反応で環状カーボネートが得られることは記載されているが、望ましい収率を得るためには、二酸化炭素の圧力を数十気圧とすることが必要である。   The production method of Patent Document 1 basically requires a reaction at a high temperature. On the other hand, Patent Document 2 describes that in a method for producing a cyclic carbonate by a reaction between an epoxy compound and carbon dioxide, the reaction conditions are alleviated by using an indium catalyst and a tin catalyst together. . However, Patent Document 2 describes that a cyclic carbonate can be obtained by a reaction near room temperature, but in order to obtain a desirable yield, the pressure of carbon dioxide needs to be several tens of atmospheres. .

上記反応条件をより緩和するために、種々の環状カーボネート製造用触媒が開発されている(特許文献3、4等)。例えば、特許文献3には、オニウム塩化合物とメソポーラスシリカを含有する環状カーボネート製造用触媒が記載されている。   In order to further relax the reaction conditions, various catalysts for producing cyclic carbonates have been developed (Patent Documents 3, 4, etc.). For example, Patent Literature 3 describes a cyclic carbonate production catalyst containing an onium salt compound and mesoporous silica.

省エネルギー化の観点からは常温常圧付近の反応で高効率に環状カーボネートを製造できることが望まれるが、現状ではそのような製造方法は開発されていない。   From the viewpoint of energy saving, it is desired that a cyclic carbonate can be produced with high efficiency by a reaction near room temperature and normal pressure. However, at present, no such production method has been developed.

特開2003−96074号公報JP 2003-96074 A 特開2006−151891号公報JP 2006-151891 A 特開2007−209926号公報JP 2007-209926 A 特開2008−189608号公報JP 2008-189608 A

本発明の主な目的は、常温常圧付近の反応でも環状カーボネートを高収率で製造できる方法を提供することにある。   The main object of the present invention is to provide a method capable of producing a cyclic carbonate in a high yield even in a reaction near normal temperature and pressure.

本発明者は、従来技術の問題に鑑みて研究を重ねた結果、特定の組合せで触媒を採用することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of repeated studies in view of the problems of the prior art, the present inventor has found that the above object can be achieved by employing a catalyst in a specific combination, and has completed the present invention.

即ち、本発明は、下記に示す環状カーボネートの製造方法に係る。
1.エポキシ化合物と二酸化炭素との反応により環状カーボネートを製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及び有機リン系触媒の存在下で行うことを特徴とする環状カーボネートの製造方法。
2.前記インジウム系触媒は、ハロゲン化インジウムInX(但し、Xはハロゲン原子を示す。)の少なくとも1種である、上記項1に記載の製造方法。
3.前記インジウム系触媒は、InBr及びInIの少なくとも1種である、上記項1に記載の製造方法。
4.前記有機リン系触媒は、ホスフィン類の少なくとも1種である、上記項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
5.前記有機リン系触媒は、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン及びトリブチルホスフィンからなる群から選択される少なくとも1種である、上記項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
6.前記エポキシ化合物が下記式(1);
That is, this invention concerns on the manufacturing method of the cyclic carbonate shown below.
1. A method for producing a cyclic carbonate by reacting an epoxy compound with carbon dioxide, wherein the reaction is carried out in the presence of an indium catalyst and an organophosphorus catalyst.
2. The manufacturing method according to Item 1, wherein the indium-based catalyst is at least one of indium halide InX 3 (where X represents a halogen atom).
3. The manufacturing method according to Item 1, wherein the indium-based catalyst is at least one of InBr 3 and InI 3 .
4). The manufacturing method according to any one of Items 1 to 3, wherein the organophosphorus catalyst is at least one of phosphines.
5). Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the organophosphorus catalyst is at least one selected from the group consisting of triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, and tributylphosphine.
6). The epoxy compound is represented by the following formula (1);

Figure 2011032222
Figure 2011032222

(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物であって、
前記環状カーボネートが下記式(2);
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
A compound represented by
The cyclic carbonate is represented by the following formula (2);

Figure 2011032222
Figure 2011032222

(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物である、上記項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
7.前記反応を100℃以下の温度下で行う、上記項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
8.前記反応を30℃以下の温度下で行う、上記項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
9.前記反応を無溶媒下で行う、上記項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
The manufacturing method in any one of said claim | item 1-5 which is a compound shown by these.
7). Item 7. The production method according to any one of Items 1 to 6, wherein the reaction is performed at a temperature of 100 ° C or lower.
8). Item 7. The production method according to any one of Items 1 to 6, wherein the reaction is performed at a temperature of 30 ° C or lower.
9. Item 9. The production method according to any one of Items 1 to 8, wherein the reaction is performed in the absence of a solvent.

本発明の製造方法によれば、触媒としてインジウム系触媒及び有機リン系触媒を併用することにより、より穏和な条件(好ましくは常温常圧付近)でエポキシ化合物から環状カーボネートを高収率で製造することができる。   According to the production method of the present invention, a cyclic carbonate is produced in a high yield from an epoxy compound under a milder condition (preferably near normal temperature and normal pressure) by using an indium catalyst and an organophosphorus catalyst in combination as a catalyst. be able to.

本発明の製造方法は、エポキシ化合物と二酸化炭素との反応により環状カーボネートを製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及び有機リン系触媒の存在下で行うことを特徴とする。   The production method of the present invention is a method for producing a cyclic carbonate by a reaction between an epoxy compound and carbon dioxide, wherein the reaction is carried out in the presence of an indium catalyst and an organophosphorus catalyst.

出発原料としては、置換基を有していても良いエポキシ化合物及び二酸化炭素を用いる。   As a starting material, an epoxy compound which may have a substituent and carbon dioxide are used.

エポキシ化合物は、より具体的には、下記式(1)   More specifically, the epoxy compound is represented by the following formula (1).

Figure 2011032222
Figure 2011032222

(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物を好適に用いることができる。
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
The compound shown by can be used suitably.

アルキル基としては、特に限定されないが、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜10程度のアルキル基が特に好ましい。より好ましくは、炭素数4〜8のアルキル基(ブチル基からオクチル基)である。   Although it does not specifically limit as an alkyl group, For example, C1-C10 alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, are especially preferable. More preferably, it is a C4-C8 alkyl group (from a butyl group to an octyl group).

前記アルキル基は、置換基を有していても良い。置換基としては、例えばメチル基、エチル基、フェニル基、エーテル基、ニトロ基、スルホ基、アミド基、アミノ基、カルボキシル基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、エステル基等の各種の置換基が挙げられる。   The alkyl group may have a substituent. Examples of the substituent include various substituents such as methyl group, ethyl group, phenyl group, ether group, nitro group, sulfo group, amide group, amino group, carboxyl group, halogen group, hydroxy group, and ester group. .

芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a mesityl group.

芳香族炭化水素基は、置換基を有していても良い。置換基としては、前記で挙げた各種の置換基を例示できる。   The aromatic hydrocarbon group may have a substituent. Examples of the substituent include the various substituents mentioned above.

本発明では、前記R〜Rに応じ、それに対応する環状カーボネートが得られる。 In the present invention, depending on the R 1 to R 4, cyclic carbonate to obtain the corresponding.

即ち、下記式(2);   That is, the following formula (2);

Figure 2011032222
Figure 2011032222

(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物を得ることができる。従って、出発原料であるエポキシ化合物の前記R〜Rは、目的とする環状カーボネートの種類に応じて適宜選択すれば良い。特に、本発明では、R〜Rは、そのうち少なくとも1〜2個は水素原子であることが好ましい。
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
Can be obtained. Accordingly, the R 1 to R 4 of the epoxy compound as a starting material may be appropriately selected according to the type of the target cyclic carbonate. In particular, in the present invention, it is preferable that at least 1 to 2 of R 1 to R 4 are hydrogen atoms.

本発明では、特にエポキシ化合物としてプロピレンオキシド、エピクロロヒドリン、メチルグリシジルエーテル、ビニルオキシラン、メタクリル酸グリシジルエステル等を用いることにより、オキシラン環と二酸化炭素が反応した環状カーボネートを好適に製造することができる。   In the present invention, particularly by using propylene oxide, epichlorohydrin, methyl glycidyl ether, vinyl oxirane, methacrylic acid glycidyl ester, etc. as an epoxy compound, it is possible to suitably produce a cyclic carbonate in which an oxirane ring and carbon dioxide are reacted. it can.

二酸化炭素は、用いるエポキシ化合物と反応する当量又はそれ以上を使用すれば良い。一般的には反応系内に二酸化炭素分圧が1〜60atm、好ましくは1〜50atmとなるように、二酸化炭素を導入すれば良い。本発明の製造方法では、好ましい実施態様では常圧付近で環状カーボネートを製造することができる。常圧付近とする場合には、好ましくは1〜10atm、より好ましくは1〜5atmとする。   Carbon dioxide may be used in an equivalent amount or more that reacts with the epoxy compound used. In general, carbon dioxide may be introduced into the reaction system so that the partial pressure of carbon dioxide is 1 to 60 atm, preferably 1 to 50 atm. In the production method of the present invention, in a preferred embodiment, the cyclic carbonate can be produced near normal pressure. In the case of the vicinity of normal pressure, it is preferably 1 to 10 atm, more preferably 1 to 5 atm.

本発明の製造方法では、インジウム系触媒及び有機リン系触媒の存在下で行う。即ち、両触媒の混合系の条件下で反応させる。これによって、常温常圧付近の穏和な条件の反応であっても、環状カーボネートを高収率で得ることが可能になる。両者のうち有機リン系触媒が欠けると、エポキシ化合物の開環が起こり、ひいては重合反応による重合物が生成する。また、インジウム系触媒が欠けると反応が進まなくなる。従って、いずれか一方が欠ける場合には、目的生成物を得ることができなくなる。   The production method of the present invention is carried out in the presence of an indium catalyst and an organophosphorus catalyst. That is, the reaction is performed under conditions of a mixed system of both catalysts. This makes it possible to obtain a cyclic carbonate in a high yield even in a mild reaction near normal temperature and pressure. If the organophosphorus catalyst is missing, the epoxy compound is ring-opened, and as a result, a polymer is formed by the polymerization reaction. Further, when the indium catalyst is missing, the reaction does not proceed. Therefore, when either one is missing, the target product cannot be obtained.

インジウム系触媒は、インジウム金属又はインジウム化合物の中から適宜選択できる。本発明では、特にハロゲン化インジウムInX(ただし、Xはハロゲン原子を示す。)の少なくとも1種を用いることが望ましい。この中でもInBr及びInIの少なくとも1種が好ましく、InBrがより好ましい。 The indium-based catalyst can be appropriately selected from indium metal or an indium compound. In the present invention, it is particularly desirable to use at least one of indium halide InX 3 (where X represents a halogen atom). Among these, at least one of InBr 3 and InI 3 is preferable, and InBr 3 is more preferable.

インジウム系触媒の形態は限定的でないが、一般的には粒状(粉末状)の形態で使用することができる。この場合の粒度は特に制限されないが、一般的には平均粒径10〜200μm程度の範囲内で適宜設定すれば良い。また、必要に応じてアルミナ、シリカ、ジルコニア、活性炭等の公知の担体に適宜担持して用いることもできる。   The form of the indium-based catalyst is not limited, but can be generally used in the form of particles (powder). The particle size in this case is not particularly limited, but in general, it may be appropriately set within a range of an average particle size of about 10 to 200 μm. Further, if necessary, it can be appropriately supported on a known carrier such as alumina, silica, zirconia, activated carbon and the like.

インジウム系触媒の使用量は、用いるインジウム系触媒の種類、用いるエポキシ化合物の種類等に応じて適宜設定することができるが、一般的にはエポキシ化合物に対して0.01〜10モル%程度とし、特に0.1〜5モル%とすることが望ましい。   The amount of the indium-based catalyst used can be appropriately set according to the type of indium-based catalyst used, the type of epoxy compound used, etc., but is generally about 0.01 to 10 mol% with respect to the epoxy compound. In particular, 0.1 to 5 mol% is desirable.

有機リン系触媒は、限定的ではないが、特にホスフィン類が望ましい。ホスフィン類としては、例えば、トリシクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、シクロヘキシルジフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、オクチルジフェニルホスフィン、ジオクチルフェニルホスフィン等のリン原子に少なくとも一つのアルキル基が結合したホスフィン類が挙げられる。また、トリス−(p−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス−(o−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス−(m−メトキシフェニル)ホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリ−m−トリルホスフィン、ビス−(p−メトキシフェニル)フェニルホスフィン、ビス−(o−メトキシフェニル)フェニルホスフィン、ビス−(m−メトキシフェニル)フェニルホスフィン、ジ−p−トリルフェニルホスフィン、ジ−o−トリルフェニルホスフィン、ジ−m−トリルフェニルホスフィン、ジフェニル(p−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニル(o−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニル(m−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニル−p−トリルホスフィン、ジフェニル−o−トリルホスフィン、ジフェニル−m−トリルホスフィン、トリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィン類が挙げられる。これらのホスフィン類の中でも、特にトリフェニルホスフィン(PhP)、トリシクロヘキシルホスフィン(CyP)及びトリブチルホスフィン(BuP)の少なくとも1種が好ましい。 The organophosphorus catalyst is not limited, but phosphines are particularly desirable. Examples of phosphines include tricyclohexylphosphine, tributylphosphine, trioctylphosphine, cyclohexyldiphenylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, butyldiphenylphosphine, dibutylphenylphosphine, octyldiphenylphosphine, and dioctylphenylphosphine. Examples thereof include phosphines having a group bonded thereto. Also, tris- (p-methoxyphenyl) phosphine, tris- (o-methoxyphenyl) phosphine, tris- (m-methoxyphenyl) phosphine, tri-p-tolylphosphine, tri-o-tolylphosphine, tri-m- Tolylphosphine, bis- (p-methoxyphenyl) phenylphosphine, bis- (o-methoxyphenyl) phenylphosphine, bis- (m-methoxyphenyl) phenylphosphine, di-p-tolylphenylphosphine, di-o-tolylphenyl Phosphine, di-m-tolylphenylphosphine, diphenyl (p-methoxyphenyl) phosphine, diphenyl (o-methoxyphenyl) phosphine, diphenyl (m-methoxyphenyl) phosphine, diphenyl-p-tolylphosphine, diphenyl-o-tri Phosphine, diphenyl -m- tolyl phosphine, triaryl phosphines such as triphenyl phosphine. Among these phosphines, at least one of triphenylphosphine (Ph 3 P), tricyclohexylphosphine (Cy 3 P), and tributylphosphine (Bu 3 P) is particularly preferable.

有機リン系触媒の形態は限定的でないが、通常は液体や粒状(粉末状)の形態で使用することができる。この場合の粒度は特に制限されない。また、必要に応じてアルミナ、シリカ、ジルコニア、活性炭等の公知の担体に適宜担持して用いることもできる。   Although the form of the organophosphorus catalyst is not limited, it can usually be used in a liquid or granular (powdered) form. The particle size in this case is not particularly limited. Further, if necessary, it can be appropriately supported on a known carrier such as alumina, silica, zirconia, activated carbon and the like.

有機リン系触媒の使用量は、用いる有機リン系触媒の種類、用いるエポキシ化合物の種類等に応じて適宜設定することができるが、一般的にはエポキシ化合物に対して通常0.02〜20モル%、特に0.2〜10モル%とすることが望ましい。   The amount of the organophosphorus catalyst used can be appropriately set according to the type of the organophosphorus catalyst used, the type of the epoxy compound used, and the like. %, Particularly 0.2 to 10 mol% is desirable.

また、インジウム系触媒と有機リン系触媒との使用割合も特に限定されないが、一般的にはモル比でインジウム系触媒:有機リン系触媒=1:1〜3程度が好ましく、1:2程度がより好ましい。   Further, the use ratio of the indium-based catalyst and the organic phosphorus-based catalyst is not particularly limited, but in general, the molar ratio of indium-based catalyst: organic phosphorus-based catalyst is preferably about 1: 1 to 3, and about 1: 2. More preferred.

反応相は、液相反応、気相反応、液相−気相等のいずれであっても良い。一般的には、本発明の製造方法は、出発原料のうち二酸化炭素は気相であり、その他が液相又は固相であるので、2相系又は3相系の反応である。   The reaction phase may be any of a liquid phase reaction, a gas phase reaction, a liquid phase-gas phase, and the like. In general, the production method of the present invention is a two-phase or three-phase reaction because carbon dioxide is a gas phase among the starting materials and the others are a liquid phase or a solid phase.

また、本発明では、二酸化炭素以外の原料(特にエポキシ化合物及び触媒)を溶媒に溶解又は分散させることができる。溶媒としては、用いるエポキシ化合物の種類等に応じて適宜決定することができる。特に、本発明では、例えばジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等の極性溶媒(特に非プロトン性極性溶媒)、並びにベンゼン、ヘキサン等の非極性溶媒を好適に用いることができる。溶媒を使用する場合、エポキシ化合物等の濃度は適宜調節することができる。本発明では、無溶媒で反応を進行させることもでき、この場合には溶媒を用いる場合よりも短時間で環状カーボネートが得られる。   In the present invention, raw materials other than carbon dioxide (especially epoxy compounds and catalysts) can be dissolved or dispersed in a solvent. As a solvent, it can determine suitably according to the kind etc. of epoxy compound to be used. In particular, in the present invention, for example, polar solvents (particularly aprotic polar solvents) such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), acetonitrile and tetrahydrofuran, and nonpolar solvents such as benzene and hexane are suitable. Can be used. When using a solvent, the concentration of the epoxy compound or the like can be adjusted as appropriate. In the present invention, the reaction can be allowed to proceed without a solvent, and in this case, a cyclic carbonate can be obtained in a shorter time than when a solvent is used.

反応形式は、例えば連続式、回分式、半回分式等の公知の反応形式から適宜選択する。また、触媒の接触方式も限定されず、例えば固定床、流動床、懸濁床等のいずれも採用することができる。   The reaction format is appropriately selected from known reaction formats such as continuous, batch, and semi-batch. Further, the catalyst contact method is not limited, and any of a fixed bed, a fluidized bed, a suspension bed and the like can be employed.

反応条件に関し、反応温度は限定的でないが、通常は100℃以下の範囲内で適宜調整することができる。特に、本発明では、30℃以下でも所望の収率で環状カーボネートを製造することができる。反応温度の下限値は、通常は0℃以上の範囲内で適宜定めれば良い。反応雰囲気は、二酸化炭素含有雰囲気中とし、前記圧力の範囲内に二酸化炭素分圧を設定することが望ましい。本発明では、好ましい実施態様では常温常圧付近の反応で環状カーボネートを高収率で製造することができる。反応時間は、反応温度等により適宜変わり得るが、室温であれば通常は5〜12時間程度であり、特に無溶媒下ではより短時間(1〜5時間程度)で反応を進めることができる。   Regarding the reaction conditions, the reaction temperature is not limited, but it can usually be appropriately adjusted within a range of 100 ° C. or less. In particular, in the present invention, a cyclic carbonate can be produced in a desired yield even at 30 ° C. or lower. The lower limit of the reaction temperature may be appropriately determined usually within a range of 0 ° C. or higher. The reaction atmosphere is preferably a carbon dioxide-containing atmosphere, and the carbon dioxide partial pressure is preferably set within the pressure range. In the present invention, in a preferred embodiment, a cyclic carbonate can be produced in a high yield by a reaction near normal temperature and pressure. The reaction time can be appropriately changed depending on the reaction temperature and the like, but it is usually about 5 to 12 hours at room temperature, and the reaction can be proceeded in a shorter time (about 1 to 5 hours) particularly in the absence of a solvent.

反応が終了した後は、必要に応じて反応生成物を公知の方法により精製(抽出、蒸留等)、分離(遠心分離、ろ過等)等を行った上で目的とする環状カーボネートを回収すれば良い。   After completion of the reaction, if necessary, the reaction product is purified (extraction, distillation, etc.), separated (centrifugation, filtration, etc.) by a known method and then the target cyclic carbonate is recovered. good.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。   The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.

以下の実施例では、下記反応に従って環状カーボネートを製造した。   In the following examples, a cyclic carbonate was produced according to the following reaction.

Figure 2011032222
Figure 2011032222

実施例1〜11(常温・常圧)
磁気回転子を入れたガラス製容器(容量50cm)に、無溶媒で、エポキシ化合物(10mmol)、インジウム系触媒(Cat-a:InBr 5mmol)及び有機リン系触媒(Cat-b:PPh 10mmol)を入れ、1気圧の二酸化炭素を充填したゴム製の風船を連結して、常温常圧(20℃、1気圧)で撹拌反応させた。
Examples 1 to 11 (normal temperature and normal pressure)
An epoxy compound (10 mmol), an indium catalyst (Cat-a: InBr 3 5 mmol), and an organophosphorus catalyst (Cat-b: PPh 3 ) in a glass container (capacity 50 cm 3 ) containing a magnetic rotor without solvent. 10 mmol) was added, and a rubber balloon filled with carbon dioxide at 1 atm was connected, followed by stirring reaction at room temperature and normal pressure (20 ° C., 1 atm).

次に、反応後の内容物をジエチルエーテルと水を加えて取り出し、更に水とジエチルエーテルを加えてエーテル抽出した。エーテル相を硫酸マグネシウムで乾燥させた後に濃縮して得られた成分をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで処理し、酢酸エチルで目的物を得た。酢酸エチルを減圧留去した後、H−NMRにより主生成物の収率を求めた。さらに、蒸留によって生成物を単離精製した。目的生成物の同定は、H−NMR、13C−NMR及びIRにより行った。その結果、目的の環状カーボネートを得た。 Next, the content after the reaction was taken out by adding diethyl ether and water, and further etherified by adding water and diethyl ether. The component obtained by drying the ether phase with magnesium sulfate and then concentrating was treated by silica gel column chromatography to obtain the desired product with ethyl acetate. After the ethyl acetate was distilled off under reduced pressure, the yield of the main product was determined by 1 H-NMR. Furthermore, the product was isolated and purified by distillation. The target product was identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR and IR. As a result, the target cyclic carbonate was obtained.

置換基R、反応時間及び目的生成物の収率を下記表1に示す。   The substituent R, reaction time, and yield of the desired product are shown in Table 1 below.

Figure 2011032222
Figure 2011032222

表1の結果から明らかなように、実施例1〜11の全てにおいて、常温常圧でエポキシ化合物から環状カーボネートが得られることが分かる。また、幾つかの実施例では80%を超える高収率で環状カーボネートが得られることが分かる。従来のインジウム−スズ系触媒を用いる場合には反応が乏しいか又は反応が進まない電子吸引性置換基を有するエポキシ化合物、ビニルエポキシド、メタクリル酸グリシジルエステルを用いる場合でも、本発明の製造方法によれば環状カーボネートが容易に得られる。   As is clear from the results in Table 1, in all of Examples 1 to 11, it can be seen that cyclic carbonates can be obtained from epoxy compounds at normal temperature and pressure. Moreover, it turns out that a cyclic carbonate is obtained with the high yield exceeding 80% in some Examples. Even when using an epoxy compound, a vinyl epoxide, or a glycidyl methacrylate ester having an electron-withdrawing substituent that has a poor reaction or does not proceed when a conventional indium-tin catalyst is used, the production method of the present invention is applicable. Thus, a cyclic carbonate can be easily obtained.

参考のため、実施例8において、二酸化炭素圧力を40気圧に変えると(反応容器としてSUS32製50cmのオートクレーブを使用)、僅か1時間で収率は96%となった。本発明の製造方法では、上記の通り常温常圧でも目的の環状カーボネートは得られるが、圧力を加える場合には、より短時間で高収率を達成できる。 For reference, in Example 8, when the carbon dioxide pressure was changed to 40 atmospheres (using a 50 cm 3 autoclave made of SUS32 as a reaction vessel), the yield was 96% in only 1 hour. In the production method of the present invention, the target cyclic carbonate can be obtained even at room temperature and normal pressure as described above. However, when pressure is applied, a high yield can be achieved in a shorter time.

実施例12〜13(常温・40気圧によるインジウム系触媒の比較)
磁気回転子を入れたオートクレーブ(SUS32製、容量50cm)に、アセトニトリル(3ml)、エポキシ化合物(10mmol)、インジウム系触媒(Cat-a:5mmol)及び有機リン系触媒(Cat-b:10mmol)を入れ、40気圧の二酸化炭素を充填し、常温(20℃)で撹拌反応させた。
Examples 12 to 13 (comparison of indium catalysts at room temperature and 40 atm)
In an autoclave (made of SUS32, volume 50 cm 3 ) containing a magnetic rotor, acetonitrile (3 ml), epoxy compound (10 mmol), indium catalyst (Cat-a: 5 mmol) and organophosphorus catalyst (Cat-b: 10 mmol) And filled with 40 atm carbon dioxide, and stirred at room temperature (20 ° C.).

目的生成物の精製及び同定方法は実施例1〜11と同じとした。これにより、目的の環状カーボネートを得た。   The method for purification and identification of the target product was the same as in Examples 1-11. Thereby, the target cyclic carbonate was obtained.

置換基R、インジウム系触媒、有機リン系触媒、反応時間及び目的生成物の収率を下記表2に示す。   The substituent R, indium catalyst, organophosphorus catalyst, reaction time, and yield of the target product are shown in Table 2 below.

Figure 2011032222
Figure 2011032222

表2の結果から明らかなように、実施例12、13の何れでも目的の環状カーボネートが得られることが分かる。同じ有機リン系触媒を用いる場合には、インジウム系触媒としてInIよりもInBrの方が若干収率が高いことが分かる。参考として、Cat-a及びCat-bの何れかを使用せずに反応させたところ、収率はほぼ0%であった。 As is apparent from the results in Table 2, it can be seen that the target cyclic carbonate is obtained in any of Examples 12 and 13. When the same organophosphorus catalyst is used, it can be seen that InBr 3 has a slightly higher yield than InI 3 as the indium catalyst. As a reference, when the reaction was carried out without using either Cat-a or Cat-b, the yield was almost 0%.

実施例14〜18(常温・40気圧による溶媒の比較)
溶媒をアセトニトリルから変更した以外は、実施例13と同様にして環状カーボネートを製造した。溶媒の種類と収率を下記表3に示す。
Examples 14 to 18 (Comparison of solvents at room temperature and 40 atm)
A cyclic carbonate was produced in the same manner as in Example 13 except that the solvent was changed from acetonitrile. Table 3 below shows the types and yields of the solvents.

Figure 2011032222
Figure 2011032222

表3の結果から明らかなように、実施例14〜18の何れでも目的の環状カーボネートが得られることが分かる。従来のインジウム−スズ系触媒を用いる場合には、アセトニトリル以外の溶媒では十分な収率が得られなかったが、本発明の製造方法では、各種溶媒を用いて環状カーボネートを製造できることが分かる。なお、無溶媒の実施例18において最も良好な収率が得られた。   As is clear from the results in Table 3, it can be seen that the target cyclic carbonate can be obtained in any of Examples 14 to 18. When a conventional indium-tin catalyst is used, a sufficient yield cannot be obtained with a solvent other than acetonitrile, but it can be seen that the production method of the present invention can produce a cyclic carbonate using various solvents. The best yield was obtained in Example 18 without solvent.

実施例19〜20(常温・40気圧による有機リン系触媒の比較)
有機リン系触媒をPhPから変更した以外は、実施例14と同様にして環状カーボネートを製造した。溶媒の種類と収率を下記表4に示す。
Examples 19 to 20 (comparison of organophosphorus catalysts at room temperature and 40 atm)
A cyclic carbonate was produced in the same manner as in Example 14 except that the organophosphorus catalyst was changed from Ph 3 P. The type and yield of the solvent are shown in Table 4 below.

Figure 2011032222
Figure 2011032222

表4の結果から明らかなように、実施例19〜20の何れでも目的の環状カーボネートが得られることが分かる。同じインジウム系触媒を用いる場合には、有機リン系触媒としてCyPやBuPよりもPhPの方が収率が高いことが分かる。 As is apparent from the results in Table 4, it can be seen that the target cyclic carbonate is obtained in any of Examples 19 to 20. When the same indium-based catalyst is used, it can be seen that Ph 3 P has a higher yield than Cy 3 P or Bu 3 P as the organophosphorus catalyst.

Claims (9)

エポキシ化合物と二酸化炭素との反応により環状カーボネートを製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及び有機リン系触媒の存在下で行うことを特徴とする環状カーボネートの製造方法。   A method for producing a cyclic carbonate by reacting an epoxy compound with carbon dioxide, wherein the reaction is carried out in the presence of an indium catalyst and an organophosphorus catalyst. 前記インジウム系触媒は、ハロゲン化インジウムInX(但し、Xはハロゲン原子を示す。)の少なくとも1種である、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the indium-based catalyst is at least one of indium halide InX 3 (where X represents a halogen atom). 前記インジウム系触媒は、InBr及びInIの少なくとも1種である、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the indium-based catalyst is at least one of InBr 3 and InI 3 . 前記有機リン系触媒は、ホスフィン類の少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The said organic phosphorus catalyst is a manufacturing method in any one of Claims 1-3 which is at least 1 sort (s) of phosphines. 前記有機リン系触媒は、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン及びトリブチルホスフィンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The said organophosphorus catalyst is a manufacturing method in any one of Claims 1-3 which is at least 1 sort (s) selected from the group which consists of triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, and tributylphosphine. 前記エポキシ化合物が下記式(1);
Figure 2011032222
(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物であって、
前記環状カーボネートが下記式(2);
Figure 2011032222
(但し、R〜Rは、互いに同一又は異なって、水素原子又はアルキル基若しくは芳香族炭化水素基であって置換基を有していても良いものを示す。)
で示される化合物である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
The epoxy compound is represented by the following formula (1);
Figure 2011032222
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
A compound represented by
The cyclic carbonate is represented by the following formula (2);
Figure 2011032222
(However, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent.)
The manufacturing method in any one of Claims 1-5 which is a compound shown by these.
前記反応を100℃以下の温度下で行う、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-6 which performs the said reaction under the temperature of 100 degrees C or less. 前記反応を30℃以下の温度下で行う、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-6 which performs the said reaction under the temperature of 30 degrees C or less. 前記反応を無溶媒下で行う、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the reaction is performed in the absence of a solvent.
JP2009180738A 2009-08-03 2009-08-03 Process for producing cyclic carbonate Pending JP2011032222A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009180738A JP2011032222A (en) 2009-08-03 2009-08-03 Process for producing cyclic carbonate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009180738A JP2011032222A (en) 2009-08-03 2009-08-03 Process for producing cyclic carbonate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011032222A true JP2011032222A (en) 2011-02-17

Family

ID=43761650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009180738A Pending JP2011032222A (en) 2009-08-03 2009-08-03 Process for producing cyclic carbonate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011032222A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349721B1 (en) 2011-12-26 2014-01-16 영남대학교 산학협력단 Preparation method for 5-membered cyclic carbonates with catalyst system containing alkaline earth metal halides and tri-substituted phosphine
WO2014034937A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 和光純薬工業株式会社 Method for producing cyclic carbonate
WO2014034936A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 和光純薬工業株式会社 Method for producing cyclic carbonate
JP2016190799A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 大日精化工業株式会社 Method for producing 5-membered ring cyclic carbonate compounds
WO2021144996A1 (en) 2020-01-15 2021-07-22 日油株式会社 Cyclocarbonate group-containing (meth)acrylate monomer and polymer

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349721B1 (en) 2011-12-26 2014-01-16 영남대학교 산학협력단 Preparation method for 5-membered cyclic carbonates with catalyst system containing alkaline earth metal halides and tri-substituted phosphine
WO2014034937A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 和光純薬工業株式会社 Method for producing cyclic carbonate
WO2014034936A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 和光純薬工業株式会社 Method for producing cyclic carbonate
JP2016190799A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 大日精化工業株式会社 Method for producing 5-membered ring cyclic carbonate compounds
WO2021144996A1 (en) 2020-01-15 2021-07-22 日油株式会社 Cyclocarbonate group-containing (meth)acrylate monomer and polymer
CN114846033A (en) * 2020-01-15 2022-08-02 日油株式会社 Cyclic carbonate group-containing (methyl) acrylate monomer and polymer
KR20220127810A (en) 2020-01-15 2022-09-20 니치유 가부시키가이샤 Cyclocarbonate group-containing (meth)acrylate monomers and polymers
CN114846033B (en) * 2020-01-15 2024-01-30 日油株式会社 Cyclic carbonate group-containing (meth) acrylate monomers and polymers
JP7486721B2 (en) 2020-01-15 2024-05-20 日油株式会社 Cyclocarbonate group-containing (meth)acrylate monomers and polymers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105377828B (en) The manufacture method of cyclic carbonate
JP2011032222A (en) Process for producing cyclic carbonate
JP2010001443A (en) Stereoselective alternating copolymerization of epoxide and carbon dioxide
TW201509930A (en) Method for continuously producing cyclic carbonate
WO2006093281A1 (en) METHOD FOR PRODUCING α-HYDROXY-ω-GLYCIDYL ETHER
US4435586A (en) Etherification process for hexitols and anhydrohexitols
CN108368020A (en) The preparation method of dihydroxy benaophenonel polyglycol ether (methyl) acrylate
JP5894144B2 (en) Production process of divinylarene dioxide
JPS58172387A (en) Manufacture of 2,2-dicyclohexenylpropane diepoxide
KR101650528B1 (en) Preparing method of glycidyl esters of alpha-branched aliphatic monocarboxylic acids
WO2022050236A1 (en) Production method for alkaline earth metal formate
KR20200023037A (en) Polystyrene immobilized metal containing ionic liquid catalysts, a preparation method and use thereof
CN111233816B (en) Preparation method of cyclic carbonate
CN1411434A (en) Process for aromatic carbonate
JP2006151891A (en) Preparation method of cyclic carbonate
JP2006282563A (en) Treating method of high-boiling compound by-produced in manufacture of gamma-butyrolactone and manufacturing method of gamma-butyrolactone
CN103702987B (en) The manufacture method of alkyl diol list glycidyl ether
US20110190516A1 (en) Method for producing vinyl ether compound
JP4524404B2 (en) Method for producing epoxy group-containing phosphorus compound
KR101520059B1 (en) Epoxy resins containing low-concentration halogen and method for preparing the same
JP2021138661A (en) Method for producing cyclic carbonates
CN110229180B (en) Method for selectively preparing alkenyl silane
KR20190123107A (en) Method for the preparation of t-butyl methacrylate
JP2013177353A (en) Method for producing carboxylic acid ester
JPS6133180A (en) Production of epoxy compound