JPH0737422B2 - Process for producing dialkyl carbonate - Google Patents

Process for producing dialkyl carbonate

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JPH0737422B2
JPH0737422B2 JP62070385A JP7038587A JPH0737422B2 JP H0737422 B2 JPH0737422 B2 JP H0737422B2 JP 62070385 A JP62070385 A JP 62070385A JP 7038587 A JP7038587 A JP 7038587A JP H0737422 B2 JPH0737422 B2 JP H0737422B2
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Japan
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catalyst
reaction
carbonate
ethylene
group
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Inventor
正弘 東條
伸典 福岡
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旭化成工業株式会社
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ジアルキルカーボネートの製造方法に関す
る。さらに詳しくは、環状カーボネートとアルコールを
反応させることによるジアルキルカーボネートの製造方
法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a dialkyl carbonate. More specifically, it relates to a method for producing a dialkyl carbonate by reacting a cyclic carbonate with an alcohol.

(従来の技術) 触媒の存在下に環状カーボネートとアルコールを反応さ
せることによるジアルキルカーボネートの製造方法に関
しては、種々の提案がなされている。例えば、触媒とし
て3級脂肪族アミンを用いる方法(特公昭59−2854
2)、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物を使用す
る方法(米国特許第3642858号)、タリウム化合物を使
用する方法(特公昭60−27658)、錫アルコキシド類を
使用する方法(特公昭56−40708)、ルイス酸と含窒素
有機塩基からなる複合触媒を使用する方法(特公昭60−
22698)、4級ホスホニウム塩を使用する方法(特開昭5
6−10144)等が公知である。
(Prior Art) Various proposals have been made regarding a method for producing a dialkyl carbonate by reacting a cyclic carbonate with an alcohol in the presence of a catalyst. For example, a method using a tertiary aliphatic amine as a catalyst (Japanese Patent Publication No. 59-2854).
2), a method using an alkali metal or an alkali metal compound (U.S. Pat. No. 3642858), a method using a thallium compound (Japanese Patent Publication No.60-65858), a method using tin alkoxides (Japanese Patent Publication No.56-40708), Method using composite catalyst composed of Lewis acid and nitrogen-containing organic base (Japanese Patent Publication No. 60-
22698) Method using quaternary phosphonium salt
6-10144) and the like are known.

(発明が解決しようとする問題点) 環状カーボネートとアルコールの反応によるジアルキル
カーボネートの製造法において使用される触媒として
は、従来、均一系触媒が主に使用されてきた。しかしな
がら、均一系触媒を使用する場合には、反応混合物と触
媒の分離を行なうことが困難である。一方、生成物であ
るジアルキルカーボネートを製品として得るためには、
通常、分離操作として蒸留が必要である。したがつて、
均一系触媒を使用する場合には、触媒が残留したまま反
応混合物を加熱・蒸留することになる。その結果、副生
成物であるグリコールの脱水縮合等が起こり、選択率が
低下する。
(Problems to be Solved by the Invention) As a catalyst used in a method for producing a dialkyl carbonate by reacting a cyclic carbonate with an alcohol, a homogeneous catalyst has been mainly used conventionally. However, when a homogeneous catalyst is used, it is difficult to separate the reaction mixture and the catalyst. On the other hand, in order to obtain the product dialkyl carbonate as a product,
Usually, distillation is required as a separation operation. Therefore,
When a homogeneous catalyst is used, the reaction mixture is heated and distilled while the catalyst remains. As a result, dehydration condensation of glycol, which is a by-product, occurs, and the selectivity decreases.

これを防ぐために、使用する触媒量を減少させる方法
(特公昭61−45616)があるが、反応速度が低下してし
まう。さらに、触媒として固体触媒を用いることによ
り、分離操作時の副反応を実質的になくすこともでき
る。そのような可能性のある触媒としては、シリカーチ
タニア固体酸触媒(特公昭61−5467)や、第3級脂肪族
アミン基を含有する弱塩基性交換樹脂(特公昭59−2854
2)が知られているが、触媒活性が充分でなく、反応速
度が低い。
In order to prevent this, there is a method of reducing the amount of catalyst used (Japanese Patent Publication No. 61-45616), but the reaction rate is reduced. Furthermore, by using a solid catalyst as the catalyst, it is possible to substantially eliminate side reactions during the separation operation. Examples of such a possible catalyst include a silica-titania solid acid catalyst (Japanese Patent Publication No. 61-5467) and a weakly basic exchange resin containing a tertiary aliphatic amine group (Japanese Patent Publication No. 59-2854).
2) is known, but the catalytic activity is not sufficient and the reaction rate is low.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、環状カーボネートとアルコールの反応さ
せることによるジアルキルカーボネートの製造における
触媒を鋭意検討した結果、反応液との分離が容易であ
り、かつ高活性で活性が長時間持続する新しい触媒を見
出し、本発明に到つた。
(Means for Solving the Problems) The inventors of the present invention have earnestly studied a catalyst in the production of a dialkyl carbonate by reacting a cyclic carbonate with an alcohol, and as a result, have found that the catalyst can be easily separated from the reaction solution and has high activity. The present invention has been completed by discovering a new catalyst whose activity lasts for a long time.

すなわち、本発明は、第4級アンモニウム基を交換基と
して有する固体強塩基性アニオン交換体を存在下に、環
状カーボネートとアルコールの反応させることを特徴と
するジアルキルカーボネートの製造方法を提供するもの
である。
That is, the present invention provides a method for producing a dialkyl carbonate, which comprises reacting a cyclic carbonate with an alcohol in the presence of a solid strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group. is there.

本発明においては、下式に示すように、環状カーボネー
ト(A)に2分子のアルコール(B)を反応させること
により、ジアルキルカーボネート(C)とグリコール
(D)を得る周知の反応をそのまま適用すればよい。
In the present invention, as shown in the following formula, a well-known reaction for obtaining a dialkyl carbonate (C) and a glycol (D) by reacting a cyclic carbonate (A) with two molecules of an alcohol (B) can be directly applied. Good.

上記式中、R1は2価の基−(CH2)m−(mは2〜6の
整数)を表わし、ここで、1個以上の水素原子が炭素数
1〜8のアルキル基、アルキレン基、CH2n(nは
1〜8の整数)、アリール基で置換されていてもよく、
また、R2は炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和炭化水素
基等である。
In the above formula, R 1 represents a divalent group — (CH 2 ) m— (m is an integer of 2 to 6), wherein one or more hydrogen atoms are an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or alkylene. Group, CH 2 n (n is an integer of 1 to 8), which may be substituted with an aryl group,
R 2 is a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.

本発明で用いている固体触媒は、従来の固体酸触媒と比
較して活性が高い。例えば、特公昭59−28542号公報に
記載されている、第3級脂肪族アミンを含有する塩基樹
脂と比較して活性が高い。その理由は明らかではない
が、本発明で用いる第4級アンモニウム基を含有する固
体触媒が、第3級アミンに比べて高い塩基性を持つため
と推測される。
The solid catalyst used in the present invention has higher activity than conventional solid acid catalysts. For example, the activity is higher than that of a base resin containing a tertiary aliphatic amine described in JP-B-59-28542. Although the reason is not clear, it is presumed that the solid catalyst containing a quaternary ammonium group used in the present invention has higher basicity than the tertiary amine.

また、上記の第3級脂肪族アミンを含有する塩基樹脂の
場合と比較して、長時間にわたり使用した場合の活性劣
化が少ないことも、本発明の固体触媒の特徴である。こ
の理由も未だ明らかにされていない。しかしながら、通
常使用される環状カーボネートは、対応するエポキシド
への二酸化炭素の付加により合成されており、酸性不純
物として微量の二酸化炭素を含んでいる。したがつて、
第4級アンモニウム基に対する酸アニオン交換速度が第
3級脂肪族アミンに対する酸の吸着に比べて小さいため
に、活性劣化の速度が小さいものと考えられる。
Further, it is also a feature of the solid catalyst of the present invention that the activity deterioration is small when used for a long time as compared with the case of the base resin containing the tertiary aliphatic amine described above. The reason for this has not been clarified yet. However, the commonly used cyclic carbonates have been synthesized by addition of carbon dioxide to the corresponding epoxides and contain traces of carbon dioxide as acidic impurities. Therefore,
Since the rate of acid anion exchange with the quaternary ammonium group is lower than the rate of acid adsorption with the tertiary aliphatic amine, it is considered that the rate of activity deterioration is low.

本発明の触媒は固体触媒であるために、反応液と触媒の
分離がきわめて容易である。すなわち、反応を回分式の
反応器を用いて行なう場合には、反応液を過あるいは
デカンテーシヨンすることにより触媒との分離が可能で
ある。また、管型流通反応器を用いる場合には、本発明
の固体触媒を反応器に充填して固定床とすることによ
り、反応液のみを取り出すことができる。
Since the catalyst of the present invention is a solid catalyst, it is extremely easy to separate the reaction solution and the catalyst. That is, when the reaction is carried out using a batch reactor, the reaction solution can be separated from the catalyst by passing over or decanting. When a tubular flow reactor is used, only the reaction solution can be taken out by filling the reactor with the solid catalyst of the present invention to form a fixed bed.

固体触媒を用いることにより反応液と触媒の分離を容易
にすることの効果には、次のようなことが挙げられる。
すなわち、均一系触媒を用いる場合には、触媒を含有し
た反応液を蒸留することにより生成物を得るが、この操
作により反応副生成物であるグリコールが脱水縮合を起
こす。反応液と触媒を予め分離すれば、このような望ま
しくない反応による選択率の低下を避けることができ
る。
The effects of facilitating the separation of the reaction solution and the catalyst by using the solid catalyst are as follows.
That is, in the case of using a homogeneous catalyst, a product is obtained by distilling a reaction liquid containing the catalyst, but this operation causes dehydration condensation of the reaction by-product glycol. If the reaction solution and the catalyst are separated in advance, it is possible to avoid a decrease in selectivity due to such an undesired reaction.

本発明で使用される環状カーボネートとしては、例え
ば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等
のアルキレンカーボネートや、1.3−ジオキサシクロヘ
キサ−2−オン、1,3−ジオキサシクロヘプタ−2−オ
ンなどが好ましく用いられ、エチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネートが入手の容易さなどの点から特に
好ましく使用される。
As the cyclic carbonate used in the present invention, for example, ethylene carbonate, alkylene carbonate such as propylene carbonate, and 1.3-dioxacyclohex-2-one, 1,3-dioxacyclohepta-2-one are preferable. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferably used from the viewpoint of easy availability.

また、アルコールとしては、例えば、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、1−メチルエタノール、アリル
アルコール、ブタノール、2−ブタノール、2−メチル
−2−プロパノール、3−ブテン−1−オール、シクロ
ヘキサノール等の炭素数1〜12のアルコールなどが好ま
しく使用される。
Examples of alcohols include carbon numbers such as methanol, ethanol, propanol, 1-methylethanol, allyl alcohol, butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 3-buten-1-ol, and cyclohexanol. Alcohols of 1 to 12 are preferably used.

本発明において触媒として使用される、第4級アンモニ
ウム基を交換基として有する固体強塩基性アニオン交換
体はどのようなものであつてもよく、例えば、第4級ア
ンモニウム基を交換基として有する強塩基性アニオン交
換樹脂、第4級アンモニウム基を交換基として有するセ
ルロース強塩基性アニオン交換体、第4級アンモニウム
基を交換基として有する無機質担体担持型強塩基性アニ
オン交換体などが挙げられる。
The solid strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group, which is used as a catalyst in the present invention, may be any one, for example, a strong solid basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group. Examples thereof include a basic anion exchange resin, a cellulose strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group, and an inorganic carrier-supporting strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group.

第4級アンモニウム基を交換基として有する強塩基性ア
ニオン交換樹脂としては、例えば、スチレン系強塩基性
アニオン交換樹脂などが好ましく用いられる。スチレン
系強塩基性アニオン交換樹脂は、スチレンとジビニルベ
ンゼンの共重合体を母体として、交換基に第4級アンモ
ニウム(I型あるいはII型)を有する強塩基性アニオン
交換樹脂であり、例えば、次式で模式的に示される。
As the strongly basic anion exchange resin having a quaternary ammonium group as an exchange group, for example, a styrene strongly basic anion exchange resin or the like is preferably used. The styrene-based strongly basic anion exchange resin is a strong basic anion exchange resin having a quaternary ammonium (type I or type II) as an exchange group with a copolymer of styrene and divinylbenzene as a matrix. It is shown schematically by a formula.

上記式中、X はアニオンを示し、通常、X として
は、F 、Cl 、Br 、I 、OH 、HCO3 、▲CO
▼、CH3CO 、HCO 、IO3 、BrO 、ClO
の中から選ばれ少なくとも1種のアニオンが使用され、
好ましくはCl 、Br 、HCO3 、▲CO ▼の中から
選ばれた少なくとも1種のアニオンが使用される。ま
た、樹脂母体の構造としては、ゲル型、マクロレテイキ
ユラー型(MR型)いずれも使用できるが、耐有機溶媒性
が高い点からMR型が特に好ましい。
In the above formula, X Represents an anion, usually X As
Is F , Cl , Br , I , OH , HCO3 , ▲ COTwo
Three▼, CH3COTwo , HCOTwo , IO3 , BrOThree , ClOThree
At least one anion selected from among
Preferably Cl , Br , HCO3 , ▲ COTwo ThreeFrom ▼
At least one selected anion is used. Well
Also, the structure of the resin matrix is gel type, macroreticular
Both Yuler type (MR type) can be used, but organic solvent resistance
The MR type is particularly preferable because of its high value.

第4級アンモニウム基を交換基として有するセルロース
強塩基性アニオン交換体としては、例えば、セルロース
の−OH基の一部または全部をトリアルキルアミノエチル
化して得られる、 なる交換基を有するセルロースが挙げられる。ただし、
Rはアルキル基を示し、通常、メチル、エチル、プロピ
ル、ブチルなどが用いられ、好ましくはメチル、エチル
が使用される。またX は前述のとおりである。
Cellulose having a quaternary ammonium group as an exchange group
As the strongly basic anion exchanger, for example, cellulose
A part or all of the -OH group of trialkylaminoethyl
Can be obtained byCellulose having an exchange group of However,
R represents an alkyl group, and is usually methyl, ethyl or propyl
And butyl are used, preferably methyl and ethyl
Is used. Also X Is as described above.

本発明において使用できる、第4級アンモニウム基を交
換基として有する無機質担体担持型強塩酸基性アニオン
交換体とは、無機質担体の表面水酸基−OHの一部または
全部を修飾することにより、4級アンモニウム基 を導入したものを意味する。ただし、R、X は前述の
とおりてある。nは通常1〜6の整数であり、好ましく
はn=2である。無機質担体としては、シリカ、アルミ
ナ、シリカアルミナ、チタニア、ゼオライトなどを使用
することができ、好ましくはシリカ、アルミナ、シリカ
アルミナが用いられ、特に好ましくはシリカが使用され
る。無機質担体の表面水酸基の修飾方法としては、任意
の方法を用いることができる。例えば、無機質担体とア
ミノアルコールHC(CH2)nNR2を塩基触媒存在下に脱水
反応を進行させることによりアミノアルコキシ化した後
に、ハロゲン化アルキルRX′(X′はハロゲンを示し、
通常はCl、Br、Iなどが使用される)と反応させて とする。さらに、アニオン交換を行なうことにより、所
望のアニオンX を有する4級アンモニウム基 とする。また、n=2の場合には、無機質担体をN,N−
ジアルキルアジリジンで処理することにより、N,N−ジ
アルキルアミノエトキシ化して−OCH2CH2NR2基とした後
に、上述の方法により とされる。
The quaternary ammonium group which can be used in the present invention is substituted with a quaternary ammonium group.
Inorganic carrier-supported strong hydrochloric acid-based anion having a substituent
The exchanger is a part of the surface hydroxyl group-OH of the inorganic carrier or
Quaternary ammonium group by modifying allMeans the one introduced. However, R, X Is the above
There is. n is usually an integer of 1 to 6, preferably
Is n = 2. Inorganic carriers include silica and aluminum
Na, silica-alumina, titania, zeolite, etc.
Can preferably be silica, alumina, silica
Alumina is used, particularly preferably silica is used
It Any method can be used to modify the surface hydroxyl groups of the inorganic carrier.
The method of can be used. For example, an inorganic carrier and
Mino Alcohol HC (CH2) NNR2Dehydrated in the presence of a base catalyst
After aminoalkoxylation by proceeding the reaction
, An alkyl halide RX '(X' represents halogen,
(Cl, Br, I etc. are usually used)And Furthermore, by performing anion exchange,
Hope Anion X Having a quaternary ammonium groupAnd When n = 2, the inorganic carrier is N, N-
By treatment with dialkylaziridine, N, N-di
Alkylaminoethoxylated to -OCH2CH2NR2After base
By the above methodIt is said that

第4級アンモニウム基を交換基として有する固体強塩基
性アニオン交換体は、市販のものを使用することもでき
る。その場合には、前処理として予め所望のアニオン種
でイオン交換を行なつた後に、触媒として使用すること
もできる。
As the solid strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group, a commercially available one can be used. In that case, it can be used as a catalyst after performing ion exchange with a desired anion species in advance as pretreatment.

第4級アンモニウム基を交換基として有する固体強塩基
性アニオン交換体は、水分を含有している状態でも使用
することができる。しかし、反応系に水が混在すると、
原料のエチレンカーボネートや生成物のジメチルカーボ
ネートが加水分解されるため、通常は予め乾燥した後、
触媒として使用することが好ましい。乾燥の方法として
は、例えば、減圧下に耐用温度以下で加熱することによ
り脱水する方法や、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼ
ン等の、水と最低共沸混合物を形成する共沸溶媒を用い
て、耐用温度以下の温度で共沸させることにより水を除
去する方法などが用いられる。
The solid strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group can be used even in a state containing water. However, if water is mixed in the reaction system,
Since the raw material ethylene carbonate or the product dimethyl carbonate is hydrolyzed, it is usually dried in advance,
It is preferably used as a catalyst. As the drying method, for example, a method of dehydrating by heating at a temperature below the service temperature under reduced pressure, or an azeotropic solvent that forms a minimum azeotrope with water, such as benzene, toluene, ethylbenzene, etc. For example, a method of removing water by azeotroping at the following temperature is used.

上述の強塩基性アニオン交換体の使用形態は、通常、微
粉状あるいは平均粒径0.2〜10mmの球形または円柱形の
粒子として用いられる。
The above-mentioned usage form of the strongly basic anion exchanger is usually used as fine powder or spherical or cylindrical particles having an average particle size of 0.2 to 10 mm.

反応の様式としては、流動床式、固定床式、あるいは撹
拌式等、一般に用いられる方法を使用することができ
る。また、流通式、回分式いずれの方法であつてもよ
く、反応液と触媒の分離は容易に実施することが可能で
ある。
As a reaction mode, a commonly used method such as a fluidized bed system, a fixed bed system, or a stirring system can be used. Further, either a flow system or a batch system may be used, and the reaction solution and the catalyst can be easily separated.

本発明を実施するに当り、反応温度は、通常30〜300
℃、好ましくは50〜260℃である。ただし、使用する触
媒が固有の耐用温度をもつ場合には、それ以下の温度範
囲で行なうことが好ましい。
In carrying out the present invention, the reaction temperature is usually 30 to 300.
℃, preferably 50-260 ℃. However, when the catalyst used has an inherent service temperature, it is preferably carried out in a temperature range lower than that.

反応時間は原料である環状カーボネートおよびアルコー
ルの種類および組成比や、反応温度によつても変り得る
が、例えば、流通反応を行なう場合の全供給液に対する
液時空間速度(LHSV)で表現して、通常0.05〜40hr-1
好ましくは0.1〜20hr-1、さらに好ましくは0.2〜10hr-1
が使用される。また、回分式反応の場合には、通常0.05
〜60時間、好ましくは0.1〜40時間、さらに好ましくは
0.2〜20時間が使用される。
The reaction time may vary depending on the type and composition ratio of the starting material cyclic carbonate and alcohol, and the reaction temperature, but for example, it is expressed as a liquid hourly space velocity (LHSV) for all the feed liquids when conducting a flow reaction. , Usually 0.05-40hr -1 ,
Preferably 0.1 to 20 hr -1 , more preferably 0.2 to 10 hr -1
Is used. In the case of batch reaction, it is usually 0.05
~ 60 hours, preferably 0.1-40 hours, more preferably
Used for 0.2 to 20 hours.

原料である環状カーボネートとアルコールの量比は、広
い範囲で用いることができる。しかしながら、環状カー
ボネートに対するアルコールのモル比が大きすぎる場合
には、回収するアルコール量が過大となり現実的でな
い。また、モル比が小さすぎる場合には、環状カーボネ
ートの転化率が低くなるため回収量が増大して、やはり
現実的ではない。したがつて、原料である環状カーボネ
ートに対するアルコールのモル比は、通常0.05〜100が
用いられ、好ましくは0.1〜40、さらには好ましくは0.2
〜20が使用される。
The cyclic carbonate as a raw material and the alcohol can be used in a wide range of ratios. However, if the molar ratio of the alcohol to the cyclic carbonate is too large, the amount of alcohol to be recovered becomes too large, which is not realistic. On the other hand, if the molar ratio is too small, the conversion rate of the cyclic carbonate becomes low and the recovery amount increases, which is also not realistic. Therefore, the molar ratio of the alcohol to the starting material cyclic carbonate is usually 0.05 to 100, preferably 0.1 to 40, and more preferably 0.2.
~ 20 is used.

(発明の効果) 本発明の方法により、環状カーボネートとアルコールを
原料として、ジアルキルカーボネートを高い選択率で得
ることができ、高活性が長時間持続する。また、反応液
と触媒の分離も容易である。
(Effect of the Invention) By the method of the present invention, a dialkyl carbonate can be obtained with a high selectivity using a cyclic carbonate and an alcohol as raw materials, and high activity lasts for a long time. Further, the reaction liquid and the catalyst can be easily separated.

(実施例) 以下に実施例を示し、本発明を具体的に述る。(Example) An example is shown below and the present invention is described concretely.

実施例1 (触媒の前処理) ダウエツクスMSA−1〔ダウ・ケミカル社製スチレン系
強塩基性アニオン交換樹脂(I型)、アニオン種Cl
の前処理を、以下に述べる方法により行ない、アニオン
種をCl とした。
Example 1 (Pretreatment of catalyst) Dowex MSA-1 [Styrene series manufactured by Dow Chemical Company]
Strongly basic anion exchange resin (type I), anion species Cl ]
The pretreatment of
Seed Cl And

1) 500mlのダウエツクスMSA−1を4%NaOH水溶液50
0ml中で1時間撹拌した後、過し、3000mlの水で洗浄
した。
1) 500 ml of Dowex MSA-1 in 4% NaOH aqueous solution 50
After stirring in 0 ml for 1 hour, it was filtered and washed with 3000 ml of water.

2) さらに、10%HCl水溶液500ml中で1時間撹拌した
後、過し、3000mlの水で水洗した。
2) Furthermore, after stirring in 500 ml of 10% HCl aqueous solution for 1 hour, the mixture was filtered and washed with 3000 ml of water.

3) 1)をくり返した後、2)を2回くり返した。3) After repeating 1), 2) was repeated twice.

4) 上記1)〜3)の処理を行なつた樹脂をエチレン
ベンゼン500mlと共に加熱(120℃)し、エチルベンゼン
および水を共沸組成で留去することにより、残留する水
分を除去し、触媒Aを得た。過剰のエチルベンゼンをデ
カンテーシヨンで除いた後、触媒を乾燥メタノール中で
保存した。
4) The resin which has been subjected to the treatments 1) to 3) above is heated (120 ° C.) together with 500 ml of ethylene benzene, and ethylbenzene and water are distilled off by an azeotropic composition to remove residual water, and thus the catalyst A Got After removing the excess ethylbenzene by decantation, the catalyst was stored in dry methanol.

(反応) 上記で得た触媒Aを、管型反応器(外径12.7mm、内容量
37ml)に充填し、メタノールを室温で送入した。送出さ
れるメタノール中のエチルベンゼンが、ガスクロマトグ
ラフイーによる分析によりほとんど検出されなくなる
(メタノール中のエチルベンゼン濃度で0.01重量%以
下)までメタノールを送液した。エチレンカーボネート
(エチレンオキサイドと二酸化炭素から合成したもの、
ECと略す)とメタノールの混合溶液(MeOH/ECモル比=
5)を流量110ml/hr(LHSV=3hr-1)で送液を開始し、
反応系の圧力を7kg/cm2(ゲージ圧)に保つた状態で反
応器を100℃に加熱した。反応系が定常になつた時点で
送出反応液の分析を行なつた結果、エチレンカーボネー
トの転化率は48%、ジメチルカーボネートおよびエチレ
ングリコールの選択率は、それぞれ99%、99%であつ
た。また、反応液中にはCl およびその他のアニオン、
カチオン種は存在していなかつた。そのまま流通反応を
継続し、反応が定常になつた時点から120時間後の送出
反応液の分析を行なつた結果、エチレンカーボネートの
転化率は49%、ジメチルカーボネートおよびエチレング
リコールの選択率は、それぞれ99、99%であつた。
(Reaction) The catalyst A obtained above was converted into a tubular reactor (outer diameter 12.7 mm, internal volume
37 ml) and charged with methanol at room temperature. Sent out
Ethylbenzene in methanol is
Almost undetected by analysis by Rafie
(The concentration of ethylbenzene in methanol is 0.01 wt% or less.
Methanol was sent to the bottom). Ethylene carbonate
(Synthesized from ethylene oxide and carbon dioxide,
EC (abbreviated as EC) and methanol mixed solution (MeOH / EC molar ratio =
5) flow rate 110ml / hr (LHSV = 3hr-1) To start liquid transfer,
The pressure of the reaction system is 7 kg / cm2While keeping (gauge pressure)
The reactor was heated to 100 ° C. When the reaction system becomes steady
As a result of analysis of the reaction solution sent out, ethylene carbonate
Conversion rate of 48%, dimethyl carbonate and ethyl
The selection rates of glycols are 99% and 99%, respectively.
It was Also, Cl in the reaction solution And other anions,
No cationic species were ever present. Distribution reaction as it is
Continued and delivered 120 hours after the reaction became steady
As a result of analyzing the reaction solution, ethylene carbonate
49% conversion, dimethyl carbonate and ethylene
The recall selection rates were 99 and 99%, respectively.

比較例1 アンバーリストA−21〔ローム・アンド・ハース社製、
第3級脂肪族アミン型(遊離塩基形)〕を減圧下60℃に
加熱して水分の除去を行なつた。この触媒を用いた他
は、実施例1と同一の方法で反応を行なつた。エチレン
カーボネートの転化率は32%、ジメチルカーボネートの
選択率は98%、エチレングリコールの選択率は98%であ
つた。そのまま流通反応を継続し、反応が定常状態にな
つた時点から118時間後の送出反応液の分析を行なつた
結果、エチレンカーボネートの転化率は18%、ジメチル
カーボネートの選択率は92%、エチレングリコールの選
択率は85%であつた。
Comparative Example 1 Amberlyst A-21 [made by Rohm and Haas,
The tertiary aliphatic amine type (free base type) was heated to 60 ° C. under reduced pressure to remove water. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that this catalyst was used. The conversion of ethylene carbonate was 32%, the selectivity of dimethyl carbonate was 98%, and the selectivity of ethylene glycol was 98%. The flow reaction was continued as it was, and the analysis of the delivery reaction solution was carried out 118 hours after the reaction reached a steady state. As a result, the ethylene carbonate conversion rate was 18%, the dimethyl carbonate selectivity was 92%, and the ethylene carbonate selectivity was 92%. The selectivity of glycol was 85%.

実施例2 反応温度を120℃とし、LHSV=2hr-1で反応を行なつた他
は、実施例1と同一の方法により行なつた。エチレンカ
ーボネート転化率は58%、ジメチルカーボネートおよび
エチレングリコールの選択率は、それぞれ99%、99%で
あつた。
Example 2 The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 120 ° C. and the reaction was performed at LHSV = 2 hr −1 . The conversion rate of ethylene carbonate was 58%, and the selectivities of dimethyl carbonate and ethylene glycol were 99% and 99%, respectively.

実施例3 ダウエツクスMSA−1を減圧下(20torr)に加熱するこ
とにより水分を除去し、触媒Bを得た。この触媒Bを用
いた他は、実施例1と同一の方法により反応を行なつ
た。エチレンカーボネートの転化率は44%、ジメチルカ
ーボネートおよびエチレングリコールの選択率は、それ
ぞれ99%、99%であつた。
Example 3 Dowex MSA-1 was heated under reduced pressure (20 torr) to remove water, thereby obtaining catalyst B. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that this catalyst B was used. The conversion rate of ethylene carbonate was 44%, and the selectivities of dimethyl carbonate and ethylene glycol were 99% and 99%, respectively.

実施例4 (触媒の前処理) 1) 500mlのダウエツクスMSA−1を4%炭酸水素ナト
リウム水溶液500ml中で1時間撹拌した後、過し、300
0mlの水で洗浄した。
Example 4 (Pretreatment of catalyst) 1) 500 ml of Dowex MSA-1 was stirred in 500 ml of 4% aqueous sodium hydrogen carbonate solution for 1 hour and then passed over 300 ml.
It was washed with 0 ml of water.

2) 1)を2回さらにくり返した。2) 1) was repeated twice.

3) 上記の樹脂をトルエン500mlと共に加熱(120℃)
し、トルエンおよび水を共沸組成で留去することによ
り、残留する水分を除去し、アニオンとしてHCO
を有する触媒Cを得た。
3) Heat the above resin with 500 ml of toluene (120 ℃)
And distilling off toluene and water with an azeotropic composition.
To remove residual water and use HCO as anion.Three Basis
A catalyst C having

(反応) 触媒Cを用いた他は、実施例1と同一の方法で反応を行
なつた。エチレンカーボネートの転化率は50%、ジメチ
ルカーボネートおよびエチレングリコールの選択率は、
それぞれ99%、99%であつた。
(Reaction) The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst C was used. The conversion rate of ethylene carbonate is 50%, the selectivity of dimethyl carbonate and ethylene glycol is
They were 99% and 99%, respectively.

実施例5 (触媒の前処理) 炭酸水素ナトリウムの代りに炭酸ナトリウムを使用した
他は、実施例4と同一の方法により、アニオンとして を有する触媒Dを得た。
Example 5 (Pretreatment of catalyst) By the same method as in Example 4 except that sodium carbonate was used instead of sodium hydrogen carbonate, Catalyst D was obtained.

(反応) 触媒Dを用いた他は、実施例1と同一の方法により反応
を行なつた。エチレンカーボネート転化率は52%、ジメ
チルカーボネートおよびエチレングリコールの選択率
は、それぞれ99%、99%であつた。
(Reaction) The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst D was used. The conversion rate of ethylene carbonate was 52%, and the selectivities of dimethyl carbonate and ethylene glycol were 99% and 99%, respectively.

実施例6 触媒としてアニオン種をCl としたトリエチルアミノエ
チルセルロース(セルバ社製)を用いた他は、実施例1
と同一の方法で反応を行なつた。エチレンカーボネート
転化率は41%、ジメチルカーボネートおよびエチレング
リコールの選択率は、それぞれ99%、99%であつた。
Example 6 Cl as an anion species as a catalyst And triethylaminoe
Example 1 except that chill cellulose (manufactured by Selva) was used.
The reaction was performed in the same manner as in. Ethylene carbonate
41% conversion, dimethyl carbonate and ethylene
The recall selection rates were 99% and 99%, respectively.

実施例7 親水性シリカゲル(4級アミノエチル型,東洋曹達社製
TSK−GELQAE−2SW,アニオン種はCl )を触媒として使
用した他は、実施例1と同一の方法で反応を行なつた。
エチレンカーボネートの転化率は43%、ジメチルカーボ
ネートおよびエチレングリコールの選択率は、それぞれ
99%、99%であつた。
Example 7 Hydrophilic silica gel (quaternary aminoethyl type, manufactured by Toyo Soda Co., Ltd.
TSK-GELQAE-2SW, anion species Cl ) As a catalyst
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the above was used.
Conversion rate of ethylene carbonate is 43%, dimethyl carbo
And the selectivity of ethylene glycol are
It was 99% and 99%.

実施例8 容量300mlのオートクレーブヘエチレンカーボネート0.5
0モルとメタノール2.0モルおよび触媒A(80〜100メツ
シユに粉砕したもの)1.0gを加え、系内をN2置換後、撹
拌・加熱を開始し、反応温度を100℃とした。1時間
後、オートクレーブを冷却した後、反応液を過して触
媒と分離した。この液を常圧および減圧下に蒸留する
ことにより、留出液と蒸留残渣を得た。留出液にはエチ
レンカーボネート0.269モル、ジメチルカーボネート0.2
13モル、エチレングリコール0.215モルが含まれてい
た。また、蒸留残渣中にはエチレンカーボネート0.016
モルのみが存在していた。この結果は、エチレンカーボ
ネート転化率が43%、ジメチルカーボネートの選択率が
99%、エチレングリコールの選択率が99%であることを
示す。
Example 8 0.5 ml autoclave with a volume of 300 ml ethylene carbonate
0 mol, 2.0 mol of methanol, and 1.0 g of catalyst A (crushed to 80 to 100 mesh) were added, the system was replaced with N 2 , and stirring and heating were started to bring the reaction temperature to 100 ° C. After 1 hour, the autoclave was cooled and then the reaction solution was passed through to separate from the catalyst. By distilling this solution under atmospheric pressure and reduced pressure, a distillate and a distillation residue were obtained. The distillate contains 0.269 mol of ethylene carbonate and 0.2 dimethyl carbonate.
It contained 13 mol and 0.215 mol of ethylene glycol. In addition, ethylene carbonate 0.016 in the distillation residue
Only moles were present. This result shows that the conversion of ethylene carbonate is 43% and the selectivity of dimethyl carbonate is
99%, the selectivity of ethylene glycol is 99%.

比較例2 容量300mlのオートクレーブヘエチレンカーボネート0.5
0モルとメタノール2.0モルおよび触媒としてナトリウム
メトキシド0.005モルを加え、系内をN2置換後、撹拌・
加熱を開始し、反応温度を100℃とした。30分後、オー
トクレーブを冷却し反応液を分析したところ、ナトリウ
ムメトキシドは反応液に均一に溶解していた。この反応
液を常圧および減圧下に蒸留することにより、留出液と
蒸留残渣を得た。留出液にはエチレンカーボネート0.26
0モル、ジメチルカーボネート0.216モル、エチレングリ
コール0.168モルが含まれていた。また、蒸留残渣中に
は、エチレンカーボネート0.015モルと高沸点副生成物
が含まれていた。この結果は、エチレンカーボネート転
化率が45%、ジメチルカーボネートの選択率が97%、エ
チレングリコールの選択率が75%であることを示す。
Comparative Example 2 0.5 ml autoclave of ethylene carbonate 0.5
After adding 0 mol and 2.0 mol of methanol and 0.005 mol of sodium methoxide as a catalyst, the system was replaced with N 2 and stirred.
Heating was started and the reaction temperature was 100 ° C. After 30 minutes, the autoclave was cooled and the reaction solution was analyzed. As a result, sodium methoxide was uniformly dissolved in the reaction solution. The reaction liquid was distilled under atmospheric pressure and reduced pressure to obtain a distillate and a distillation residue. Ethylene carbonate 0.26 for distillate
It contained 0 mol, 0.216 mol of dimethyl carbonate and 0.168 mol of ethylene glycol. The distillation residue contained 0.015 mol of ethylene carbonate and a high boiling by-product. The results show that the conversion of ethylene carbonate is 45%, the selectivity of dimethyl carbonate is 97%, and the selectivity of ethylene glycol is 75%.

実施例9 エチレンカーボネートの代りにプロピレンカーボネート
を使用した他は、実施例1と同一の方法で反応を行なつ
た。プロピレンカーボネートの転化率は51%、ジメチル
カーボネートおよびプロピレングリコールの選択率は、
それぞれ99%、99%であつた。
Example 9 The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that propylene carbonate was used instead of ethylene carbonate. The conversion rate of propylene carbonate is 51%, the selectivity of dimethyl carbonate and propylene glycol is
They were 99% and 99%, respectively.

実施例10 メタノールの代りにエタノールを使用した他は、実施例
4と同一の方法で反応を行なつた。エチレンカーボネー
トの転化率は53%、ジエチルカーボネートおよびエチレ
ングリコールの選択率は、それぞれ99%、99%であつ
た。
Example 10 The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 except that ethanol was used instead of methanol. The conversion of ethylene carbonate was 53%, and the selectivities of diethyl carbonate and ethylene glycol were 99% and 99%, respectively.

実施例11 メタノールの代りにアリルアルコールを使用した他は、
実施例5と同一の方法で反応を行なつた。エチレンカー
ボネートの転化率は42%、ジアリルカーボネートおよび
エチレングリコールの選択率は、それぞれ99%、99%で
あつた。
Example 11 Except that allyl alcohol was used instead of methanol,
The reaction was carried out in the same manner as in Example 5. The conversion of ethylene carbonate was 42%, and the selectivities of diallyl carbonate and ethylene glycol were 99% and 99%, respectively.

実施例12 10%HCl水溶液の代りに10%HBr水溶液を用いた他は、実
施例1の触媒前処理方法と同一の方法でアニオンとして
Br を含有する触媒Eを得た。この触媒を用いて、実施
例1と同一条件で反応を行なつた。エチレンカーボネー
ト転化率は50%、ジメチルカーボネートおよびエチレン
グリコールの選択率は、それぞれ99%、99%であつた。
Example 12 The procedure of Example 12 was repeated except that a 10% HBr aqueous solution was used instead of the 10% HCl aqueous solution.
As an anion by the same method as the catalyst pretreatment method of Example 1
Br A catalyst E containing was obtained. Implementation using this catalyst
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1. Ethylene carbonate
50% conversion, dimethyl carbonate and ethylene
The glycol selectivities were 99% and 99%, respectively.

実施例13 触媒D60mlを充填した管型流通反応器を用い、原料とし
てメタノールとエチレンカーボネートの混合溶液(MeOH
/EC モル比=2)をLHSV=0.33hr-1で連続的に通液し
た。反応温度を60℃に保って、連続的に反応を行った。
反応系が定常状態になった時点での流出反応液の分析を
行った結果、エチレンカーボネートの転化率は39%で、
ジメチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの選
択率はそれぞれ99%であった。この反応を8,100時間連
続的に行ったが、この間反応成績は殆ど変化せず、触媒
の活性低下は全く認められなかった。
Example 13 Using a tubular flow reactor filled with 60 ml of catalyst D, a mixed solution of methanol and ethylene carbonate (MeOH
/ EC molar ratio = 2) was continuously passed at LHSV = 0.33 hr −1 . The reaction temperature was kept at 60 ° C. to carry out the reaction continuously.
As a result of analyzing the effluent reaction liquid when the reaction system reached a steady state, the conversion rate of ethylene carbonate was 39%,
The selectivities of dimethyl carbonate and ethylene carbonate were 99% each. This reaction was carried out continuously for 8,100 hours, but during this period, the reaction results hardly changed, and no decrease in catalyst activity was observed.

実施例14 原料として、メタノールと1,3−ジオキサシクロヘキサ
−2−オン(別名:シクロヘキセンカーボネート、CHO
と略す)の混合溶液(MeOH/CHOモル比=6)を用い、LH
SV=0.05hr-1、反応温度90℃とする以外は、実施例5と
同様な方法で反応を行った結果、CHOの反応率は21%
で、ジメチルカーボネートとシクロヘキサン−1,2−ジ
オールの選択率はそれぞれ99%であった。
Example 14 As raw materials, methanol and 1,3-dioxacyclohex-2-one (alias: cyclohexene carbonate, CHO
Abbreviated as “) and using a mixed solution (MeOH / CHO molar ratio = 6)
As a result of carrying out the reaction in the same manner as in Example 5 except that SV = 0.05 hr −1 and a reaction temperature of 90 ° C., the CHO reaction rate was 21%.
Thus, the selectivities of dimethyl carbonate and cyclohexane-1,2-diol were 99%, respectively.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第4級アンモニウム基を交換基として有す
る固体強塩基性アニオン交換体の存在下に、環状カーボ
ネートとアルコールを反応させることを特徴とするジア
ルキルカーボネートの製造方法。
1. A process for producing a dialkyl carbonate, which comprises reacting a cyclic carbonate with an alcohol in the presence of a solid strong basic anion exchanger having a quaternary ammonium group as an exchange group.
【請求項2】アニオンがCl 、Br 、HCO の中から選ばれた少なくとも1種のアニオンである特許
請求の範囲第1項記載の方法。
2. The anion is Cl , Br , HCOThree ,Patent that is at least one anion selected from
The method according to claim 1.
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