JPH06116260A - アルキレンカーボネートの製造方法 - Google Patents

アルキレンカーボネートの製造方法

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JPH06116260A
JPH06116260A JP4268753A JP26875392A JPH06116260A JP H06116260 A JPH06116260 A JP H06116260A JP 4268753 A JP4268753 A JP 4268753A JP 26875392 A JP26875392 A JP 26875392A JP H06116260 A JPH06116260 A JP H06116260A
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JP
Japan
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reaction
glycol
alkylene
carbonate
alkylene carbonate
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JP4268753A
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English (en)
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Yutaka Kanbara
豊 神原
Masaharu Dotani
正晴 銅谷
Kenichi Kimizuka
健一 君塚
Takashi Okawa
大川  隆
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】一般式 R1 CH(OH)CH2 OH(R1
水素又はC1 〜C4 の脂肪族低級アルキル基)で表され
るアルキレングリコールと一般式 H2 NCOOR
2 (R2 はC1 〜C4 の脂肪族低級アルキル基)で表さ
れるカルバミン酸エステル、または一般式 R1 CH
(OH)CH2 OCONH2 で表されるカルバミン酸2-
ヒドロキシアルキルを、亜鉛、マグネシウム及び鉛から
選ばれた1種以上の金属単体または化合物からなる触媒
を用いて反応させる。 【効果】アルキレンカーボネートが極めて高収率で容易
に製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルキレンカーボネート
の製造方法に関する。アルキレンカーボネートは、有機
溶剤、合成繊維の加工剤、医薬品の原料或はジアルキル
カーボネート合成の中間体等として重要な物質である。
【0002】
【従来の技術】アルキレンカーボネートの製造法として
種々の方法が知られているが、グリコールと尿素とを反
応させる方法は原料が比較的安価に得られ、容易に製造
される方法として注目されており、EP443758号
にはアルキレングリコールと尿素とを無触媒或は錫化合
物触媒を用いて反応させる方法が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】EP443758号の
方法では反応したグリコールに対するアルキレンカーボ
ネートの選択率が84〜99%と高いが、グリコールの
転化率は理論値に対して66%以下である。また尿素基
準でのアルキレンカーボネートの選択率が63%以下と
低く、分解する尿素が多い。本発明の目的はカルバミン
酸エステルからアルキレンカーボネートを高収率で工業
的に有利に製造する方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者等は、上記の如き
課題を有するアルキレンカーボネートの製造法について
鋭意検討した結果、アルキレングリコールとカルバミン
酸エステルとの反応、又はカルバミン酸2-ヒドロキシア
ルキルのみの反応によりアルキレンカーボネートを容易
に製造できること、及びこれら反応において、マグネシ
ウム、亜鉛及び鉛から選ばれた一種以上の金属単体また
は化合物からなる触媒を用いることにより、アルキレン
カーボネートの選択率が向上することを見い出し本発明
に到達した。
【0005】即ち本発明は、一般式 R1 CH(OH)
CH2 OH(R1 は水素、又はC1〜C4 の脂肪族低級
アルキル基)で表されるアルキレングリコールと、一般
式H2 NCOOR2 (R2 はC1 〜C4 の脂肪族低級ア
ルキル基)で表されるカルバミン酸エステルとを反応さ
せることを特徴とするアルキレンカーボネートの製造方
法、及び一般式 R1 CH(OH)CH2 OCONH2
で表されるカルバミン酸2-ヒドロキシアルキルを反応さ
せることを特徴とするアルキレンカーボネートの製造方
法であり、これらの反応においてマグネシウム、亜鉛及
び鉛から選ばれた一種以上の金属単体又は化合物からな
る触媒が好適に用いられる。
【0006】本発明の反応は次の反応式で表される。ア
ルキレングリコールとカルバミン酸エステルとの反応
(1)では、通常これらの混合液に触媒を添加し、次い
で加熱することによって行われる。なお、カルバミン酸
2-ヒドロキシアルキルは(1)式の反応の反応中間体と
見ることができる。またカルバミン酸2-ヒドロキシアル
キルのみの反応(2)では、通常この溶液に触媒を添加
し、次いで加熱することによって行われる。
【0007】
【化1】
【0008】(1)式の反応の原料に用いられるアルキ
レングリコールは、一般式 R1 CH(OH)CH2
H(R1 は水素、又はC1 〜C4 の脂肪族低級アルキル
基)で表され、例えばエチレングリコールや1,2-プロピ
レングリコール等がある。一方、カルバミン酸エステル
は一般式 H2 NCOOR2 (R2 はC1 〜C4の脂肪
族低級アルキル基)で表され、カルバミン酸メチル、カ
ルバミン酸エチル等が挙げられる。このカルバミン酸エ
ステルは、例えば尿素とアルコールから容易に製造され
る。また(2)式の反応の原料となる一般式R1 CH
(OH)CH2 OCONH2で表されるカルバミン酸2-
ヒドロキシアルキルの例としては、エチレングリコール
モノカーバメートや2-ヒドロキシプロピルカーバメート
等が挙げられる。
【0009】(1)式の反応において原料のアルキレン
グリコールとカルバミン酸エステルの望ましい比率は、
カルバミン酸エステル1モルに対して目的とするアルキ
レンカーボネートに対応するグリコールを1〜5モルの
範囲である。また(2)式の反応においては、アルキレ
ングリコールは特に必要としないが、溶媒として目的と
するアルキレンカーボネートに対応するグリコールを0
〜5モルの範囲で使用することが望ましい。
【0010】(1)および(2)の反応は触媒を用いな
くとも進行するが、マグネシウム、亜鉛及び鉛から選ば
れた一種以上の金属単体又は化合物からなる触媒を用い
ることにより、アルキレンカーボネートの転化率が向上
する。これらの反応における触媒は、マグネシウム、亜
鉛及び鉛から選ばれた一種以上の金属単体又は化合物か
らなるものであれば特に限定されるものではないが、一
般にこれらの金属粉、酸化物、水酸化物、無機塩、炭酸
塩、塩基性炭酸塩、有機酸塩等が用いられる。またマグ
ネシウム、亜鉛及び鉛化合物が反応系中に存在する有機
化合物、例えばアルキレングリコール、カルバミン酸エ
ステル、アルキレンカーボネート等と反応した物も用い
られる。これらの化合物は一種類でも良いし、二種類以
上を混合して用いることもできる。また、反応に不活性
な化合物や担体と混合させたり、或は担持させたりして
使用することもできる。触媒の使用量は特に制限される
ものではないが、通常(1)および(2)の反応の原料
となるカルバミン酸エステル 1モルに対してマグネシ
ウム、亜鉛及び鉛金属が0.0001〜10モル、好ま
しくは0.001〜1モルの範囲となる量が用いられ
る。
【0011】(1)および(2)の反応は常圧でも減圧
でも行うことができる。減圧の場合の減圧度は通常60
〜600mmHgの範囲である。圧力は反応液組成、反
応温度や使用するグリコールの種類等により異なるが、
反応温度でグリコールが還流するように適宜選択され
る。本発明の反応は、アルキレングリコール、カルバミ
ン酸エステルと触媒の混合物、或いはカルバミン酸2-ヒ
ドロキシアルキルと触媒の混合物を反応温度に保持し、
同時に反応混合物から生成したアンモニアを除去するこ
とにより行われる。アンモニアを除去するため、反応を
常圧系で行う場合には反応条件下で不活性ガスを反応液
中に導入する方法が用いられ、また減圧系で行う場合に
はグリコール還流下で反応を行う方法が用いられる。不
活性ガスとしては通常、窒素又は二酸化炭素が用いら
れ、その使用量はアンモニア1モルに対して1〜100
モルである。グリコールの還流量は、生成するアンモニ
ア1モルに対して1〜100モルとする。
【0012】本発明における反応温度は120〜200
℃が好適である。反応温度が低すぎる場合には反応速度
が遅く、高すぎる場合には副反応量が増大する。反応時
間はカルバミン酸エステル及びグリコールの種類、これ
らのモル比、触媒の種類及び量、反応温度ならびにグリ
コールの還流量等により異なるが、通常0.5〜20時間
である。
【0013】(1)の反応においては、通常アルキレン
グリコール過剰系で反応が行われるので溶媒は特に必要
としないが、反応条件下に不活性な溶媒を用いることも
できる。また(2)の反応でも反応条件下に不活性な溶
媒を用いることもできるが、対応するアルキレングリコ
ールを溶媒に用いることが望ましい。反応で生成したア
ルキレンカーボネートは、反応終了後常法により、例え
ば蒸留により反応液から容易に分離して回収することが
できる。なお本発明の反応は回分式、連続式の何れの方
法でも行うことができる。
【0014】
【実施例】次に実施例により本発明をより具体的に説明
する。但し本発明はこれらの実施例により制限されるも
のではない。
【0015】実施例1 攪拌機、還流冷却器及び温度計を付した300mlの三
ツ口フラスコに、エチレングリコールモノカーバメート
105.1g(1.00モル)、エチレングリコール1
24.2g(2.00モル)及び酸化亜鉛1.5gを加
え、攪拌下、110mmHgに減圧して145℃に加熱
した。4時間の反応後、冷却して211.3gの反応液
を得た。反応液組成をガスクロマトグラフィーで分析し
たところ、生成したエチレンカーボネート81.4gで
あった。この結果はエチレングリコールモノカーバメー
トに対するエチレンカーボネートの収率が92.4%で
あることを示す。
【0016】実施例2 触媒として酸化マグネシウムを1.5g加えた以外は実
施例1と同様に実験を行った。実験後、冷却して20
9.5gの反応液を得た。反応液組成をガスクロマトグ
ラフィーで分析したところ、生成したエチレンカーボネ
ート81.8gであった。この結果はエチレングリコー
ルモノカーバメートに対するエチレンカーボネートの収
率92.8%であることを示す。
【0017】実施例3 触媒として酸化鉛を1.5g加えた以外は実施例1と同
様に実験を行った。実験後、冷却して211.6gの反
応液を得た。反応液組成をガスクロマトグラフィーで分
析したところ、生成したエチレンカーボネート79.3
gであった。この結果はエチレングリコールモノカーバ
メートに対するエチレンカーボネートの収率90.0%
であることを示す。
【0018】実施例4 200mmHgに減圧して、反応温度を175℃及び反
応時間を3時間とした以外は実施例1と同様に実験を行
った。実験後、冷却して210.5gの反応液を得た。
反応液組成をガスクロマトグラフィーで分析したとこ
ろ、生成したエチレンカーボネート81.5gであっ
た。この結果はエチレングリコールモノカーバメートに
対するエチレンカーボネートの収率92.5%であるこ
とを示す。
【0019】実施例5 触媒として酸化亜鉛0.5gを加え、反応時間を6時間
とした以外は実施例1と同様に実験を行った。実験後、
冷却して212.9gの反応液を得た。反応液組成をガ
スクロマトグラフィーで分析したところ、生成したエチ
レンカーボネート79.3gであった。この結果はエチ
レングリコールモノカーバメートに対するエチレンカー
ボネートの収率90.0%であることを示す。
【0020】実施例6 実施例1と同様の反応器にエチレングリコールモノカー
バメート105.1g(1.00モル)、エチレングリ
コール31.1g(0.5モル)及び酸化亜鉛1.5g
を加え、攪拌下、70mmHgに減圧して145℃に加
熱した。4時間の反応後冷却して118.5gの反応液
を得た。反応液組成をガスクロマトグラフィーで分析し
たところ、生成したエチレンカーボネート85.9gで
あった。この結果は、エチレングリコールモノカーバメ
ートに対するエチレンカーボネートの収率97.5%で
あることを示す。
【0021】実施例7 攪拌機、還流冷却器及び温度計を付した300mlの三
ツ口フラスコに、2ーヒドロキシプロピルカーバメート1
19.1g(1.00モル)、1,2-プロピレングリコー
ル152.2g(2.00モル)及び酸化亜鉛1.5g
を加え、攪拌下、160mmHgに減圧して145℃に
加熱した。5時間の反応後、冷却して253.1gの反
応液を得た。反応液組成をガスクロマトグラフィーで分
析したところ、生成した 1,2- プロピレンカーボネート
96.9gであった。この結果は 2- ヒドロキシプロピ
ルカーバメートに対する 1,2- プロピレンカーボネート
の収率が94.9%であることを示す。
【0022】実施例8 攪拌機、還流冷却器、温度計及び窒素導入管を付した3
00mlの三ツ口フラスコにカルバミン酸メチル75.
1g(1.00モル)と 1,2- プロピレングリコール1
52.1g(2.00モル)及び酸化マグネシウム1.
5gを加え、常圧で、窒素導入、攪拌下、170℃に加
熱した。3時間の反応後、冷却して173.3gの反応
液を得た。反応液組成をガスクロマトグラフィーで分析
したところ、生成した 1,2- プロピレンカーボネート9
7.6gであった。この結果は、メチルカーバメートに
対する 1,2- プロピレンカーボネートの収率95.6%
であることを示す。
【0023】実施例9(比較例) 攪拌機、還流冷却器及び温度計を付した300mlの三
ツ口フラスコに、エチレングリコールモノカーバメート
105.1g(1.00モル)、エチレングリコール1
24.2g(2.00モル)を加え、攪拌下、110m
mHgに減圧し145℃に加熱した。4時間の反応後、
冷却して224.2gの反応液を得た。反応液組成をガ
スクロマトグラフィーで分析したところ、生成したエチ
レンカーボネート26.4gであった。この結果はエチ
レングリコールモノカーバメートに対するエチレンカー
ボネートの収率が30.0%であることを示す。
【0024】実施例10(比較例) 攪拌機、還流冷却器及び温度計を付した300mlの三
ツ口フラスコに、エチレングリコールモノカーバメート
105.1g(1.00モル)、エチレングリコール1
24.2g(2.00モル)及びジブチルスズジラウレ
ート1.5gを加え、攪拌下、110mmHgに減圧し
145℃に加熱した。4時間の反応後、冷却して22
6.0gの反応液を得た。反応液組成をガスクロマトグ
ラフィーで分析したところ、生成したエチレンカーボネ
ート25.1gであった。この結果はエチレングリコー
ルモノカーバメートに対するエチレンカーボネートの収
率が28.5%であることを示す。
【0025】
【発明の効果】実施例に示される如く、本発明はカルバ
ミン酸エステルとアルキレングリコール、或いはカルバ
ミン酸2-ヒドロキシアルキルから、アルキレンカーボネ
ートが極めて高収率で容易に生成される。なお原料のカ
ルバミン酸エステルは例えば尿素とアルコールから高収
率で容易に得られるので、本発明の方法によりアルキレ
ンカーボネートが工業的に有利に製造される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 (72)発明者 大川 隆 新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三菱 瓦斯化学株式会社新潟研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 R1 CH(OH)CH2 OH(R
    1 は水素、またはC1〜C4 の脂肪族低級アルキル基)
    で表されるアルキレングリコールと、一般式H2 NCO
    OR2 (R2 はC1 〜C4 の脂肪族低級アルキル基)で
    表されるカルバミン酸エステルとを反応させることを特
    徴とするアルキレンカーボネートの製造方法
  2. 【請求項2】一般式 R1 CH(OH)CH2 OCON
    2 (R1 は水素、またはC1 〜C4 の脂肪族低級アル
    キル基)で表されるカルバミン酸2-ヒドロキシアルキル
    を反応させることを特徴とするアルキレンカーボネート
    の製造方法
  3. 【請求項3】マグネシウム、亜鉛及び鉛から選ばれた一
    種以上の金属単体又は化合物からなる触媒を用いる請求
    項1または請求項2記載のアルキレンカーボネートの製
    造方法
JP4268753A 1992-10-07 1992-10-07 アルキレンカーボネートの製造方法 Pending JPH06116260A (ja)

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