JP2022156941A - Method for producing carbonate - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、炭酸エステルの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a carbonate ester.
炭酸エステルは、ポリカーボネートやポリウレタンなどの原料であり、また、溶媒、燃料添加剤、各種洗浄剤及びリチウムイオン電池の電解液等の広範な用途を有する有用な化合物である。
炭酸エステルの製造方法として、均一系触媒存在下で二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応による製造方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
また、固体触媒とベンゾニトリルなどの存在下で二酸化炭素とアルコールとの反応で炭酸エステルを製造する方法も提案されている(例えば、特許文献3、4参照。)。
Carbonic acid esters are raw materials for polycarbonates, polyurethanes, and the like, and are also useful compounds having a wide range of uses such as solvents, fuel additives, various detergents, and electrolytes for lithium ion batteries.
As a method for producing a carbonate ester, a production method by reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester in the presence of a homogeneous catalyst is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Also proposed is a method of producing a carbonate ester by reacting carbon dioxide and alcohol in the presence of a solid catalyst and benzonitrile (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
均一系触媒又はベンゾニトリル等を用いる従来の炭酸エステルの製造方法では、炭酸エステル生成後の分離精製が複雑であるという問題がある。本発明は、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応により簡便に炭酸エステルを製造する方法の提供を課題とする。 Conventional methods for producing carbonic acid esters using homogeneous catalysts or benzonitrile or the like have the problem that separation and purification after carbonic acid ester formation is complicated. An object of the present invention is to provide a method for easily producing a carbonic acid ester by reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、酸化セリウムの存在下で、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応により炭酸エステルが生成することを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の具体的態様等を提供する。
[1]
酸化セリウムの存在下、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとを反応させ炭酸エステルを生成する反応工程を含むことを特徴とする炭酸エステルの製造方法。
[2]
前記カルボン酸オルトエステルが式(A)で表される化合物であり、前記炭酸エステルが式(B)で表される化合物である、[1]に記載の炭酸エステルの製造方法。
[3]
前記式(A)において、R1の全てが炭素数1~6のアルキル基であり;R2が水素原子、ハロゲノ基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基である、[2]に記載の炭酸エステルの製造方法。
[4]
前記反応工程をアルコールの存在下で行う、[1]~[3]のいずれかに記載の炭酸エステルの製造方法。
The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, found that a carbonic acid ester is produced by the reaction of carbon dioxide and a carboxylic acid orthoester in the presence of cerium oxide. completed.
The present invention provides the following specific aspects and the like.
[1]
A method for producing a carbonic acid ester, comprising a reaction step of reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester in the presence of cerium oxide to produce a carbonic acid ester.
[2]
The method for producing a carbonic acid ester according to [1], wherein the carboxylic acid orthoester is a compound represented by formula (A), and the carbonic acid ester is a compound represented by formula (B).
[3]
In the above formula (A), all of R 1 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms; R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a halogeno group, or The method for producing a carbonate ester according to [2], which is an aryl group of ~20.
[4]
The method for producing a carbonate ester according to any one of [1] to [3], wherein the reaction step is performed in the presence of alcohol.
本発明によれば、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応により簡便に炭酸エステルを製造することができる。反応後にろ過等により容易に触媒と炭酸エステルを分離可能であり、触媒は繰り返し利用できる。また副生成物は対応するカルボン酸エステルであり、これも蒸留により目的物である炭酸エステルと容易に分離できる。特に、アルコールの存在下で反応を行うと、カルボン酸オルトエステルは原料としてだけでなくアルコールと二酸化炭素の反応で炭酸エステルが生成する脱水剤としての役割も兼ね、高収率で炭酸エステルが得られる。 According to the present invention, a carbonic acid ester can be easily produced by reacting carbon dioxide and a carboxylic acid orthoester. After the reaction, the catalyst and the carbonate ester can be easily separated by filtration or the like, and the catalyst can be used repeatedly. The by-product is the corresponding carboxylic acid ester, which can also be easily separated from the target carbonic acid ester by distillation. In particular, when the reaction is carried out in the presence of alcohol, the carboxylic acid orthoester serves not only as a raw material but also as a dehydrating agent that produces a carbonate ester in the reaction of the alcohol and carbon dioxide, resulting in a high yield of the carbonate ester. be done.
本発明の詳細を説明するに当たり、具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。 In describing the details of the present invention, specific examples will be given, but the present invention is not limited to the following contents as long as they do not deviate from the gist of the present invention, and can be implemented with appropriate modifications.
炭酸エステルの製造方法
本発明の一実施形態に係る炭酸エステルの製造方法は、酸化セリウムの存在下、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとを反応させ炭酸エステルを生成する反応工程を含むことを特徴とする。
Method for Producing Carbonate Ester A method for producing a carbonate ester according to an embodiment of the present invention is characterized by including a reaction step of reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester in the presence of cerium oxide to produce a carbonate ester. do.
二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとを反応させて炭酸エステルが生成する反応は、例えば、以下の反応式で表される。
具体的には、例えば、二酸化炭素にオルト酢酸トリエチルを反応させて、ジエチルカーボネートと酢酸メチルを生成する反応が挙げられる。
本発明者らは、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルからの炭酸エステルの直接合成について検討し、酸化セリウムの存在下で、簡便に炭酸エステルを製造できることを見出した。この直接合成の反応メカニズムは以下のように推定される。まず、酸化セリウムとカルボン酸オルトエステルとが反応し、Ce-O-R1というアルコキシ基部位を有する化学種が酸化セリウム表面に生成する。このアルコキシ基部位のCe-O結合に対して二酸化炭素分子が挿入し、Ce-O-(C=O)-O-R1というカルボニル基(C=O)を持つ化学種となる。このカルボニル基(C=O)に対して、カルボン酸オルトエステル由来のもう一つのR1O基が求核的に反応して、生成物である炭酸エステル(B)と、副生成物であるカルボン酸エステルを生成し、酸化セリウムが再生する。本実施形態に係る製造方法は、二酸化炭素を有効活用でき、また、ホスゲンを用いる合成法の代替となり得る、低環境負荷の炭酸エステルの製造方法である。
以下、「カルボン酸オルトエステル」、反応条件等について説明する。本明細書では、
酸化セリウムの存在下、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとを反応させ炭酸エステルを生成する反応工程を、単に「反応工程」ともいう。
A reaction in which carbon dioxide and a carboxylic acid orthoester are reacted to form a carbonate ester is represented, for example, by the following reaction formula.
Specifically, for example, a reaction of reacting carbon dioxide with triethyl orthoacetate to produce diethyl carbonate and methyl acetate can be mentioned.
The present inventors have studied the direct synthesis of carbonic acid esters from carbon dioxide and carboxylic acid orthoesters, and found that carbonic acid esters can be easily produced in the presence of cerium oxide. The reaction mechanism of this direct synthesis is presumed as follows. First, cerium oxide reacts with a carboxylic acid orthoester to generate a chemical species Ce--O--R 1 having an alkoxy group site on the surface of the cerium oxide. A carbon dioxide molecule is inserted into the Ce—O bond of this alkoxy group site, resulting in a chemical species having a carbonyl group (C=O) called Ce—O—(C═O)—OR 1 . Another R 1 O group derived from a carboxylic acid orthoester reacts nucleophilically with this carbonyl group (C═O) to give a product carbonate ester (B) and a by-product A carboxylic acid ester is produced and cerium oxide is regenerated. The production method according to the present embodiment is a method for producing a carbonic acid ester with low environmental load, which can effectively use carbon dioxide and can be an alternative to a synthesis method using phosgene.
The "carboxylic acid orthoester", reaction conditions and the like are described below. Herein,
A reaction step of reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester in the presence of cerium oxide to produce a carbonate ester is also simply referred to as a “reaction step”.
<カルボン酸オルトエステル>
本発明で用いられるカルボン酸オルトエステルは、同一の炭素上に3個のアルコキシ基を持つ化合物であれば特に限定されない。3個のアルコキシ基は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、アルコキシ基のアルキル基は、直鎖状であってもよいし分岐鎖状であってもよいし、置換されていてもよいし無置換でもよい。
<Carboxylic acid orthoester>
Carboxylic acid orthoesters used in the present invention are not particularly limited as long as they are compounds having three alkoxy groups on the same carbon. The three alkoxy groups may be the same or different. Also, the alkyl group of the alkoxy group may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted.
カルボン酸オルトエステルとしては、好ましくは式(A)で表される化合物が挙げられる。
(R1)
R1は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいアルキル基である。
R1のアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常1以上であり、また、通常30以下、好ましくは24以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは12以下、特に好ましくは6以下である。アルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。
R1で表される無置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-ドコシル基等が挙げられる。
R1が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲノ基、アルキルチオ基、アミノ基、イミノ基、アミジノ基、ピロリル基、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、ピリジル基、ピリミジン基、ピラジニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、プリニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、ピロリジニル基、ピラゾリル基、アニリン基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、シアノ基、アミド基、イミド基、ウレア基、イソシアヌル構造を含む基、ニトロ基、ニトロソ基、シアネート基、イソシアネート基、モルホリノ基、ラクタム環等が挙げられる。
生成物の汎用性と、入手容易性の観点から、R1は無置換のアルキル基であることが好ましく、R1の全てが炭素数1~6のアルキル基であることが特に好ましい。
( R1 )
Each R 1 is independently an optionally substituted alkyl group.
Although the number of carbon atoms in the alkyl group of R 1 is not particularly limited, it is usually 1 or more, and is usually 30 or less, preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 12 or less, and particularly preferably 6 or less. . Alkyl groups may be linear or branched.
Examples of unsubstituted alkyl groups represented by R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, iso-butyl group and tert-butyl group. group, n-pentyl group, iso-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-docosyl group and the like.
Examples of substituents that R 1 may have include halogeno group, alkylthio group, amino group, imino group, amidino group, pyrrolyl group, triazine ring, triazole ring, benzotriazolyl group, imidazolyl group, benz imidazolyl group, quinolyl group, pyridyl group, pyrimidine group, pyrazinyl group, quinazolinyl group, quinoxalinyl group, purinyl group, piperidinyl group, piperazinyl group, pyrrolidinyl group, pyrazolyl group, aniline group, azo group, diazo group, azide group, cyano group , an amide group, an imide group, a urea group, a group containing an isocyanuric structure, a nitro group, a nitroso group, a cyanate group, an isocyanate group, a morpholino group, a lactam ring, and the like.
From the viewpoint of product versatility and availability, R 1 is preferably an unsubstituted alkyl group, and it is particularly preferred that all of R 1 are C 1-6 alkyl groups.
(R2)
R2は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。本明細書において、「炭化水素基」とは、直鎖状の飽和炭化水素基に限られず、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよいし、分岐構造を有していてもよいし、環状構造を有していてもよい。
R2の炭化水素基の炭素数は特に限定されないが、通常1以上であり、また、通常30
以下、好ましくは20以下、より好ましくは12以下である。
R2で表される無置換の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-ドコシル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基、9-フェナントリル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基、1-トリフェニレニル基、2-トリフェニレニル基等のアリール基等が挙げられる。
R2が有していてもよい置換基としては、R1が有していてもよい置換基として例示したものが挙げられる。
入手容易性の観点からの観点から、R2は、水素原子、ハロゲノ基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であることが特に好ましい。
( R2 )
R 2 is a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group. As used herein, the term "hydrocarbon group" is not limited to a linear saturated hydrocarbon group, and may have a carbon-carbon unsaturated bond, or may have a branched structure. , may have a cyclic structure.
The number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R 2 is not particularly limited, but it is usually 1 or more, and usually 30
Below, preferably 20 or less, more preferably 12 or less.
Examples of unsubstituted hydrocarbon groups represented by R 2 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, iso-butyl group, tert- butyl group, n-pentyl group, iso-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group , n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-docosyl group; cyclopropyl group, cyclobutyl cycloalkyl groups such as groups, cyclopentyl groups, and cyclohexyl groups; , 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-pyrenyl group, 2-pyrenyl group, 4-pyrenyl group, 1-triphenylenyl group, 2-triphenylenyl group and the like.
Examples of the substituent that R 2 may have include those exemplified as the substituent that R 1 may have.
From the viewpoint of availability, R 2 is particularly preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a halogeno group, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
カルボン酸オルトエステルの具体例としては、例えば、オルトぎ酸トリメチル、オルトぎ酸トリエチル、オルトぎ酸トリプロピル、オルトぎ酸トリイソプロピル、オルトぎ酸トリブチル、オルトぎ酸ジエチルフェニル等のオルトぎ酸エステル;オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルト酢酸トリプロピル、オルト酢酸トリブチル、オルトクロロ酢酸トリエチル、オルトジクロロ酢酸トリエチル等のオルト酢酸エステル;オルトプロピオン酸トリメチル、オルトプロピオン酸トリエチル等のオルトプロピオン酸エステル;オルト酪酸トリメチル、オルトイソ酪酸トリメチル等のオルト酪酸エステル;オルト吉草酸トリメチル、オルト吉草酸トリエチル等のオルト吉草酸エステル;オルト安息香酸トリメチル、オルト安息香酸トリエチル等のオルト安息香酸エステル等が挙げられる。
カルボン酸オルトエステルの使用量(仕込み量)は特に限定されず、反応容器の大きさに応じて適宜決定すればよい。また、カルボン酸オルトエステルは市販品を用いてもよいし、合成して用いてもよい。
Specific examples of carboxylic acid orthoesters include orthoformates such as trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, tripropyl orthoformate, triisopropyl orthoformate, tributyl orthoformate, and diethylphenyl orthoformate. orthoacetic esters such as trimethyl orthoacetate, triethyl orthoacetate, tripropyl orthoacetate, tributyl orthoacetate, triethyl orthochloroacetate, and triethyl orthodichloroacetate; orthopropionate esters such as trimethyl orthopropionate and triethyl orthopropionate; orthobutyric acid orthobutyric acid esters such as trimethyl and trimethyl orthoisobutyrate; orthovaleric acid esters such as trimethyl orthovalerate and triethyl orthovalerate; and orthobenzoic acid esters such as trimethyl orthobenzoate and triethyl orthobenzoate.
The amount of the carboxylic acid orthoester to be used (the amount to be charged) is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the size of the reaction vessel. Moreover, the carboxylic acid orthoester may be a commercially available product, or may be synthesized and used.
<二酸化炭素>
反応工程は、炭酸エステルの原料として二酸化炭素(ガス)を用いる。二酸化炭素ガスの充填圧力は特に限定されないが、高い方が収率が高い傾向があり、通常0.1MPa以上、好ましくは1.0MPa以上、また、通常10MPa以下、好ましくは5.0MPa以下である。充填圧力がこの範囲であると、炭酸エステルを効率良く製造できる。なお、本明細書において、「充填圧力」とは、反応開始時点での反応器内の二酸化炭素の圧力(25℃)を意味する。二酸化炭素は、反応時の圧力が、好ましくは1MPa以上、より好ましくは2MPa以上、また、好ましくは20MPa以下、より好ましくは15MPa以下である。反応工程で用いる二酸化炭素は、工業ガスとして調製されたものだけでなく、工場や発電所等からの排出ガスから分離回収したものも用いることができる。なお、反応系においては、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、二酸化炭素以外のガス、例えば、N2、Ar等の不活性ガスが含まれていてもよい。
<Carbon dioxide>
The reaction step uses carbon dioxide (gas) as a raw material for carbonate ester. The filling pressure of carbon dioxide gas is not particularly limited, but the higher the pressure, the higher the yield tends to be, and it is usually 0.1 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, and usually 10 MPa or less, preferably 5.0 MPa or less. . When the filling pressure is within this range, the carbonate ester can be produced efficiently. In this specification, the "filling pressure" means the pressure of carbon dioxide (25°C) in the reactor at the start of the reaction. Carbon dioxide has a reaction pressure of preferably 1 MPa or higher, more preferably 2 MPa or higher, and preferably 20 MPa or lower, more preferably 15 MPa or lower. The carbon dioxide used in the reaction step can be not only prepared as an industrial gas, but also separated and recovered from exhaust gases from factories, power plants, and the like. The reaction system may contain a gas other than carbon dioxide, such as an inert gas such as N 2 or Ar, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
<酸化セリウム>
反応工程は、酸化セリウム(CeO2)の存在下で行う。酸化セリウムは触媒として機能する。
酸化セリウムの使用量(仕込み量)は、オルトカルボン酸エステル1当量に対し、通常0.01当量以上であり、好ましくは0.1当量以上であり、通常1当量以下であり、好ま
しくは0.5当量以下であり、より好ましくは0.3当量以下である。
酸化セリウムは市販品を用いてもよいし、合成して用いてもよい。酸化セリウムは、反応工程に使用した後、回収して触媒として再利用することができる利点がある。例えば、反応工程の終了後、酸化セリウムをろ過で反応生成混合物の溶液から分離し、エタノールで数回洗浄後、110℃で1時間乾燥させて回収して再利用することができる。
<Cerium oxide>
The reaction step is performed in the presence of cerium oxide (CeO 2 ). Cerium oxide acts as a catalyst.
The amount of cerium oxide to be used (amount to be charged) is usually 0.01 equivalent or more, preferably 0.1 equivalent or more, and usually 1 equivalent or less, preferably 0.01 equivalent or more, relative to 1 equivalent of the orthocarboxylic acid ester. It is 5 equivalents or less, more preferably 0.3 equivalents or less.
Cerium oxide may be commercially available or may be synthesized. Cerium oxide has the advantage that it can be recovered and reused as a catalyst after being used in the reaction process. For example, after completion of the reaction step, the cerium oxide can be separated from the solution of the reaction product mixture by filtration, washed several times with ethanol, dried at 110° C. for 1 hour, and recovered for reuse.
<溶媒>
反応工程は溶媒を使用してもよいし、使用しなくてもよいが、反応溶媒を使用することが好ましい。反応溶媒を使用することで、反応混合物中への二酸化炭素の溶解量が増加して、反応系中の二酸化炭素の濃度が高くなり、反応が進行しやすくなって炭酸エステルの収率が向上すると考えられる。
反応溶媒の種類は特に限定されないが、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノール、t-ブタノール、アリルアルコール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、グリセリン等のアルコール;ブタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ピリジン等の複素環式芳香族化合物;酢酸エチル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N-メチルピロリドン(NMP)等の非プロトン性極性溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等のエーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル、2-シアノピリジン等のニトリル;アセトン、イソプロピルケトン等のケトン等を挙げることができる。溶媒は1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
<Solvent>
The reaction step may or may not use a solvent, but it is preferred to use a reaction solvent. By using a reaction solvent, the amount of carbon dioxide dissolved in the reaction mixture increases, the concentration of carbon dioxide in the reaction system increases, the reaction proceeds more easily, and the yield of the carbonate ester improves. Conceivable.
The type of reaction solvent is not particularly limited, but ethanol, propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutanol, t-butanol, allyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol. , 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and glycerin; aliphatic hydrocarbons such as butane, hexane, octane, and cyclohexane; aromatics such as benzene, toluene, and xylene Hydrocarbons; heterocyclic aromatic compounds such as pyridine; ethyl acetate, N,N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylpyrrolidone (NMP), etc. Ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran (THF), dioxane; Nitriles such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, benzonitrile, 2-cyanopyridine; Acetone and ketones such as isopropyl ketone. 1 type may be used for a solvent and 2 or more types may be used for it.
中でも、反応効率向上の観点から、反応工程はアルコールの存在下で行うことが好ましい。反応工程において、カルボン酸オルトエステルは反応剤として機能する(式(1))。二酸化炭素とアルコールは酸化セリウムの存在下で反応して炭酸エステルと水を生成する(式(2))。この水がカルボン酸オルトエステルと反応して、炭酸エステルとエタノールを生成する(式(3))。このように、反応工程をアルコールの存在下で行うことにより、カルボン酸オルトエステルは反応剤としも脱水剤としても機能し、より効率良く反応を行うことができる。特に、カルボン酸オルトエステルのアルコキシ基のアルキル鎖が長い程、アルコールの存在下で反応を行うことが好ましく、その効果が顕著に発現する。
溶媒の使用量は、特に限定されないが、例えば、カルボン酸オルトエステル1当量に対して、通常1当量以上、より好ましくは1.5当量以上、さらに好ましくは2.5当量以上、特に好ましくは4当量以上であり、通常20当量以下、好ましくは、15当量以下、より好ましくは10当量以下で用いることができる。 The amount of the solvent used is not particularly limited, but for example, it is usually 1 equivalent or more, more preferably 1.5 equivalents or more, still more preferably 2.5 equivalents or more, particularly preferably 4 equivalents, per 1 equivalent of the carboxylic acid orthoester. It can be used in an equivalent amount or more and usually 20 equivalents or less, preferably 15 equivalents or less, more preferably 10 equivalents or less.
<反応温度>
反応温度は特に限定されないが、高いほうが収率が高い傾向があり、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは140℃以上である。また、反応温度の上限は、反応器内の圧力にもよるが、生成する炭酸エステルの熱分解を回避して高収率を実現する観点から、通常250℃以下、好ましくは230℃以下である。反応温度がこの範囲であると、炭酸エステルを効率良く製造できる。
<Reaction temperature>
The reaction temperature is not particularly limited, but there is a tendency that the higher the reaction temperature, the higher the yield. The upper limit of the reaction temperature is usually 250° C. or lower, preferably 230° C. or lower, from the viewpoint of avoiding thermal decomposition of the produced carbonate and realizing a high yield, although it depends on the pressure in the reactor. . When the reaction temperature is within this range, the carbonate ester can be efficiently produced.
<反応時間>
反応時間は特に限定されず、反応温度、触媒量、反応スケール等によって適宜調整すればよい。通常、30分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上であり、また、通常120時間以下、好ましくは100時間以下、より好ましくは80時間以下である。本明細書において、「反応時間」は、反応器内の温度が所定の反応温度に到達してから、当該所定の反応温度で維持する時間とする。
<Reaction time>
The reaction time is not particularly limited, and may be appropriately adjusted depending on the reaction temperature, amount of catalyst, reaction scale, and the like. It is usually 30 minutes or more, preferably 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, and usually 120 hours or less, preferably 100 hours or less, more preferably 80 hours or less. As used herein, the term “reaction time” refers to the time during which the temperature inside the reactor reaches a predetermined reaction temperature and is maintained at the predetermined reaction temperature.
<反応容器>
反応容器は、カルボン酸オルトエステルに対して安定な材質から形成されていれば特に限定されず、連続プロセス又はバッチプロセスに応じて適宜選択される。本発明の一実施形態においては、連続プロセスとしてもよいし、バッチプロセスとしてもよい。バッチプロセスの場合、好ましくは密閉型の反応容器(密閉反応容器)であり、より好ましくはカルボン酸オルトエステル及び酸化セリウム、必要に応じて溶媒の混合物の体積に対し10倍~100倍の体積を有する密閉型の耐圧性容器であり、より好ましくはステンレス製のオートクレーブである。
<Reaction vessel>
The reaction vessel is not particularly limited as long as it is made of a material that is stable with respect to the carboxylic acid orthoester, and is appropriately selected according to the continuous process or batch process. An embodiment of the invention may be a continuous process or a batch process. In the case of a batch process, it is preferably a closed reaction vessel (closed reaction vessel), more preferably a carboxylic acid orthoester and cerium oxide, and optionally a volume of 10 to 100 times the volume of the mixture of solvents. It is a sealed pressure-resistant container, more preferably a stainless steel autoclave.
<操作手順>
まず、原料のカルボン酸オルトエステルと触媒の酸化セリウムを反応容器に加える。この際、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。反応容器にカルボン酸オルトエステル及びと酸化セリウムを加えた後、反応器内を原料の二酸化炭素で満たし、二酸化炭素雰囲気とする。溶媒を用いる場合は、二酸化炭素を反応器に導入する前に、反応容器に加えればよく、カルボン酸オルトエステルと同時に反応器に加えてもよい。反応中、反応容器内には本発明の効果を著しく損なわない範囲において、窒素、アルゴン等の不活性ガス等が含まれていてもよい。また、反応中、攪拌することが好ましく、例えば、磁気撹拌子を用いることができる。反応後は、冷却し、残存するガスを排出してから、反応生成物を回収する。
<Operation procedure>
First, a carboxylic acid orthoester as a raw material and cerium oxide as a catalyst are added to a reaction vessel. At this time, it is preferable to carry out in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. After adding the carboxylic acid orthoester and cerium oxide to the reactor, the reactor is filled with carbon dioxide as a raw material to create a carbon dioxide atmosphere. When a solvent is used, it may be added to the reaction vessel before carbon dioxide is introduced into the reactor, or it may be added to the reactor simultaneously with the carboxylic acid orthoester. During the reaction, the reaction vessel may contain an inert gas such as nitrogen or argon as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Moreover, it is preferable to stir during the reaction, and for example, a magnetic stirrer can be used. After the reaction, it is cooled, the remaining gas is discharged, and the reaction product is recovered.
<その他工程>
本実施形態に係る炭酸エステルの製造方法においては、上記反応工程の他、任意の工程を含んでいてもよい。任意の工程としては、炭酸エステルの純度を高めるための精製工程が挙げられる。精製工程においては、ろ過、吸着、カラムクロマトグラフィー、蒸留等の有機合成分野で通常行われる精製方法を採用することができる。具体的には、目的とする炭酸エステルが液体の場合、精製は、例えば、蒸留、晶析、吸着などにより行うことができる。
また、酸化セリウムを回収する工程を設けてもよい。
<Other processes>
The method for producing a carbonic acid ester according to the present embodiment may include optional steps in addition to the reaction steps described above. Optional steps include a purification step to increase the purity of the carbonate. In the purification step, purification methods commonly used in the field of organic synthesis, such as filtration, adsorption, column chromatography, and distillation, can be employed. Specifically, when the intended carbonate ester is liquid, purification can be carried out, for example, by distillation, crystallization, adsorption, or the like.
A step of recovering cerium oxide may also be provided.
<炭酸エステル>
本発明により製造される炭酸エステルは特に限定されず、目的に応じて決定すればよい。
本発明の一実施形態に係る製造方法において式(A)で表される化合物をカルボン酸オルトエステルとして用いた場合、下記式(B)で表される化合物を好適に製造できる。
Carbonic acid ester produced by the present invention is not particularly limited, and may be determined depending on the purpose.
When the compound represented by the formula (A) is used as the carboxylic acid orthoester in the production method according to one embodiment of the present invention, the compound represented by the following formula (B) can be produced favorably.
R1は式(A)で表される化合物に由来する置換基を有していてもよいアルキル基であり、式(A)で表される化合物での説明が適用される。
式(B)で表される化合物の具体的な例として、例えば、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、ジブチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどが挙げられる。
R 1 is an optionally substituted alkyl group derived from the compound represented by formula (A), and the description for the compound represented by formula (A) applies.
Specific examples of the compound represented by formula (B) include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl methyl carbonate and the like.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but modifications can be made as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below.
<実施例1>
磁気撹拌子を入れた10mL容積のSUS製オートクレーブ(耐圧硝子工業株式会社製)に、窒素雰囲気下でカルボン酸オルトエステルとしてオルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)1.73g(10.7mmol)、触媒として酸化セリウムを0.368g(2.14mmol)、溶媒としてエタノール1.97g(42.8mmol)を加え、25℃の温度下でボンベから二酸化炭素ガスを、圧力計(スウェージロックFST社製
PGI-50M-MG10)が示す圧力でオートクレーブ内を充填圧力5.0MPaになるよう充填して10分間撹拌しながら保持し、密封した。その後、オートクレーブ内を1200rpmに攪拌しつつ、反応温度が160℃となるよう加熱し、20時間反応させて、炭酸エステル(ジエチルカーボネート)を得た。反応温度に到達した時のオートクレーブ内の圧力は、8.8MPaであった。冷却後、残存するガスを放出し、反応生成混合物を4-tert-ブチルトルエンを内部標準物質としてガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製 GC-2014ATF/SPL)により分析した。原料であるオルト酢酸トリエチルを基準とするジエチルカーボネートの収率は53%であった。結果を表1に示す。なお、表中、反応温度に到達した時のオートクレーブ内の圧力を「反応圧力」とする。
<Example 1>
1.73 g (10.7 mmol) of triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) as a carboxylic acid orthoester was placed in a 10 mL SUS autoclave (manufactured by Pressure Glass Industry Co., Ltd.) containing a magnetic stirrer under a nitrogen atmosphere. ), 0.368 g (2.14 mmol) of cerium oxide as a catalyst and 1.97 g (42.8 mmol) of ethanol as a solvent are added, and carbon dioxide gas is added from a cylinder at a temperature of 25 ° C., a pressure gauge (manufactured by Swagelok FST) The pressure indicated by PGI-50M-MG10) was used to fill the autoclave to a filling pressure of 5.0 MPa, and the autoclave was held for 10 minutes with stirring and sealed. After that, while stirring the inside of the autoclave at 1200 rpm, the mixture was heated to a reaction temperature of 160° C. and reacted for 20 hours to obtain a carbonate ester (diethyl carbonate). The pressure inside the autoclave when reaching the reaction temperature was 8.8 MPa. After cooling, the remaining gas was discharged, and the reaction product mixture was analyzed by gas chromatography (GC-2014ATF/SPL manufactured by Shimadzu Corporation) using 4-tert-butyltoluene as an internal standard substance. The yield of diethyl carbonate based on the raw material triethyl orthoacetate was 53%. Table 1 shows the results. In the table, the pressure inside the autoclave when reaching the reaction temperature is defined as "reaction pressure".
<実施例2>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を100℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 2>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 100°C. Table 1 shows the results.
<実施例3>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を120℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 3>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 120°C. Table 1 shows the results.
<実施例4>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を140℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 4>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 140°C. Table 1 shows the results.
<実施例5>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を180℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 5>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 180°C. Table 1 shows the results.
<実施例6>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を200℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 6>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 200°C. Table 1 shows the results.
<実施例7>
実施例1の反応条件に対し、反応温度を220℃とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 7>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 220°C. Table 1 shows the results.
<実施例8>
実施例1の反応条件に対し、充填圧力を1.0MPaとした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 8>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1 except that the filling pressure was changed to 1.0 MPa under the reaction conditions of Example 1. Table 1 shows the results.
<実施例9>
実施例1の反応条件に対し、充填圧力を3.0MPaとした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 9>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the filling pressure was changed to 3.0 MPa under the reaction conditions of Example 1. Table 1 shows the results.
<実施例10>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を3時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 10>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 3 hours. Table 1 shows the results.
<実施例11>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を6時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 11>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 6 hours. Table 1 shows the results.
<実施例12>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を16時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 12>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 16 hours. Table 1 shows the results.
<実施例13>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を24時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 13>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 24 hours. Table 1 shows the results.
<実施例14>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を48時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 14>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 48 hours. Table 1 shows the results.
<実施例15>
実施例1の反応条件に対し、反応時間を72時間とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 15>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 72 hours. Table 1 shows the results.
<実施例16>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトぎ酸トリエチル(HC(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 16>
Production of diethyl carbonate in the same manner as in Example 1, except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced by triethyl orthoformate (HC(OEt) 3 ) under the reaction conditions of Example 1. did Table 1 shows the results.
<実施例17>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトプロピオン酸トリエチル(CH3CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 17>
By the same procedure as in Example 1 except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was changed to triethyl orthopropionate (CH 3 CH 2 C(OEt) 3 ) for the reaction conditions of Example 1 The production of diethyl carbonate was carried out. Table 1 shows the results.
<実施例18>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルト酪酸トリエチル(CH3CH2CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 18>
The procedure of Example 1 was repeated except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced with triethyl orthobutyrate (CH 3 CH 2 CH 2 C(OEt) 3 ) for the reaction conditions of Example 1. produced diethyl carbonate. Table 1 shows the results.
<実施例19>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルト吉草酸トリエチル(CH3CH2CH2CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 19>
The reaction conditions of Example 1 were the same as in Example 1, except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced by triethyl orthovalerate (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C(OEt) 3 ). Diethyl carbonate was produced by the same operation. Table 1 shows the results.
<実施例20>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルト安息香酸トリエチル(C6H5C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 20>
By the same procedure as in Example 1, except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was changed to triethyl orthobenzoate (C 6 H 5 C(OEt) 3 ) for the reaction conditions of Example 1. The production of diethyl carbonate was carried out. Table 1 shows the results.
<実施例21>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトクロロ酢酸トリエチル(ClCH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 21>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced by triethyl orthochloroacetate (ClCH 2 C(OEt) 3 ). manufactured. Table 1 shows the results.
<実施例22>
実施例1の反応条件に対し、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトジクロロ酢酸トリエチル(Cl2CHC(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 22>
Diethyl carbonate was prepared in the same manner as in Example 1, except that triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced by triethyl orthodichloroacetate (Cl 2 CHC(OEt) 3 ). was manufactured. Table 1 shows the results.
<実施例23>
実施例1の反応条件に対し、溶媒としてエタノールを加えなかった以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 23>
Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1 except that ethanol was not added as a solvent under the reaction conditions of Example 1. Table 1 shows the results.
<実施例24>
実施例1の反応条件に対し、溶媒としてエタノールを加えず、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトぎ酸トリエチル(HC(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 24>
The reaction conditions of Example 1 were the same as in Example 1, except that ethanol was not added as a solvent and triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced with triethyl orthoformate (HC(OEt) 3 ). Diethyl carbonate was produced by the operation of . Table 1 shows the results.
<実施例25>
実施例1の反応条件に対し、溶媒としてエタノールを加えず、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルトプロピオン酸トリエチル(CH3CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 25>
The reaction conditions of Example 1 were repeated except that ethanol was not added as a solvent and triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced with triethyl orthopropionate (CH 3 CH 2 C(OEt) 3 ). Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
<実施例26>
実施例1の反応条件に対し、溶媒としてエタノールを加えず、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルト酪酸トリエチル(CH3CH2CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 26>
For the reaction conditions of Example 1, except that ethanol was not added as a solvent and triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was replaced with triethyl orthobutyrate (CH 3 CH 2 CH 2 C(OEt) 3 ). Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
<実施例27>
実施例1の反応条件に対し、溶媒としてエタノールを加えず、オルト酢酸トリエチル(CH3C(OEt)3)をオルト吉草酸トリエチル(CH3CH2CH2CH2C(OEt)3)とした以外は、実施例1と同様の操作によりジエチルカーボネートの製造を行った。結果を表1に示す。
<Example 27>
Ethanol was not added as a solvent to the reaction conditions of Example 1, and triethyl orthoacetate (CH 3 C(OEt) 3 ) was changed to triethyl orthovalerate (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C(OEt) 3 ). Diethyl carbonate was produced in the same manner as in Example 1, except for the above. Table 1 shows the results.
<実施例28>
実施例1の反応終了後、酸化セリウム(触媒)をろ過で溶液から分離し、エタノールで5回洗浄後、110℃で1時間乾燥させて回収した。この回収した酸化セリウム(触媒)を用いて、再び実施例1と同じ条件でジエチルカーボネートの製造を行った(触媒の再利用1回目)。同様の操作を繰り返し、再利用実験を4回目まで行った。結果を表2に示す。
<Example 28>
After completion of the reaction in Example 1, cerium oxide (catalyst) was separated from the solution by filtration, washed with ethanol five times, and dried at 110° C. for 1 hour to recover. Using this recovered cerium oxide (catalyst), diethyl carbonate was produced again under the same conditions as in Example 1 (first reuse of catalyst). The same operation was repeated to carry out reuse experiments up to the fourth time. Table 2 shows the results.
<実施例29>
実施例19の反応終了後、酸化セリウム(触媒)をろ過で溶液から分離し、エタノールで5回洗浄後、110℃で1時間乾燥させて回収した。この回収した酸化セリウム(触媒)を用いて、再び実施例19と同じ条件でジエチルカーボネートの製造を行った(触媒の再利用1回目)。同様の操作を繰り返し、再利用実験を4回目まで行った。結果を表3に示す。
<Example 29>
After completion of the reaction in Example 19, cerium oxide (catalyst) was separated from the solution by filtration, washed with ethanol five times, and dried at 110° C. for 1 hour to recover. Using this recovered cerium oxide (catalyst), diethyl carbonate was again produced under the same conditions as in Example 19 (first reuse of catalyst). The same operation was repeated to carry out reuse experiments up to the fourth time. Table 3 shows the results.
上記の実施例から、酸化セリウムの存在下、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応により簡便に炭酸エステルを製造できることがわかった。
実施例1~7から、反応温度を高くすると炭酸エステルの収率が向上する傾向があり、160℃より高温で反応を行うと、収率の向上は緩やかになったことがわかった。反応温度を160℃より高温とすると、炭酸エステルの生成量は向上するものの、生成した炭酸エステルが一部熱分解し、収率の向上が緩やかになったものと考えられる。
実施例1、8、9より初期圧力を高くすることで炭酸エステルの収率が向上することがわかった。
実施例1、10~12から、反応時間を長くすると炭酸エステルの収率が向上する傾向があることがわかった。
実施例29、30に示される通り、使用した酸化セリウムは回収し、触媒として再利用することができる。
また、実施例1、14~28から、アルコールの存在下で反応を行うことにより炭酸エステルの収率が向上し、長鎖のカルボン酸オルトエステルほど高収率で炭酸エステルが得られる傾向があることがわかった。
From the above examples, it was found that a carbonic acid ester can be easily produced by reacting carbon dioxide with a carboxylic acid orthoester in the presence of cerium oxide.
From Examples 1 to 7, it was found that the higher the reaction temperature, the higher the yield of the carbonate ester, and that the higher the reaction temperature than 160° C., the slower the improvement in the yield. When the reaction temperature is higher than 160° C., although the amount of carbonate produced increases, part of the produced carbonate is thermally decomposed, and the improvement in yield slows down.
It was found from Examples 1, 8, and 9 that the yield of carbonate ester was improved by increasing the initial pressure.
From Examples 1 and 10 to 12, it was found that the longer the reaction time, the higher the yield of the carbonate ester.
As shown in Examples 29 and 30, the used cerium oxide can be recovered and reused as a catalyst.
In addition, from Examples 1 and 14 to 28, the yield of the carbonate ester is improved by conducting the reaction in the presence of alcohol, and there is a tendency that the longer-chain orthoester of the carboxylic acid gives a higher yield of the carbonate ester. I understood it.
本発明によれば、二酸化炭素とカルボン酸オルトエステルとの反応により簡便に炭酸エステルを製造することができる。また、本発明の製造方法で得られる炭酸エステルは、ポリカーボネートやポリウレタンなどの原料であり、また、溶媒、燃料添加剤、各種洗浄剤及びリチウムイオン電池の電解液等の広範な用途を有し、非常に有用である。 According to the present invention, a carbonic acid ester can be easily produced by reacting carbon dioxide and a carboxylic acid orthoester. In addition, the carbonate ester obtained by the production method of the present invention is a raw material for polycarbonate, polyurethane, etc., and has a wide range of uses such as solvents, fuel additives, various detergents, and electrolytes for lithium ion batteries. Very useful.
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