JPH10259163A - ジアルキルカーボネートの製造方法 - Google Patents

ジアルキルカーボネートの製造方法

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JPH10259163A
JPH10259163A JP9063141A JP6314197A JPH10259163A JP H10259163 A JPH10259163 A JP H10259163A JP 9063141 A JP9063141 A JP 9063141A JP 6314197 A JP6314197 A JP 6314197A JP H10259163 A JPH10259163 A JP H10259163A
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JP
Japan
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reaction
alcohol
urea
dialkyl carbonate
pressure
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Pending
Application number
JP9063141A
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English (en)
Inventor
Masaharu Dotani
正晴 銅谷
Takashi Okawa
大川  隆
Yutaka Kanbara
豊 神原
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.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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    • 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
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【課題】アルコールと尿素からジアルキルカーボネート
を高収率で工業的に有利に製造する方法を提供する 【解決手段】加圧下、140〜270℃の反応温度で、
一般式ROH(但し、RはC3 〜C6 の脂肪族アルキル
基)で表されるアルコールと尿素とを、亜鉛、マグネシ
ウム、鉛、カルシウム、チタンおよび錫から選ばれた一
種以上の金属単体または化合物からなる触媒を用いて反
応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はジアルキルカーボネ
ートの製造方法に関し、詳しくはアルコールと尿素から
ジアルキルカーボネートを製造する方法に関するもので
ある。ジアルキルカーボネートは樹脂、塗料などの溶
媒、アルキル化剤、あるいはカルボニル化剤として重要
な物質である。
【0002】
【従来技術】ジアルキルカーボネートは工業的にはホス
ゲンを原料として製造されている。しかしながら、この
方法は毒性の強いホスゲンを使用することから、環境の
保護という観点から近年間題視されている。これに代わ
る方法として、例えば、(1)アルコールと一酸化炭素
とを触媒の存在下に反応させる方法(特公昭61−43
338号)、(2)亜硝酸エステルと一酸化炭素とを反
応させる方法(特開昭60−181051号)、(3)
アルキレンカーボネートとアルコールとを反応させる方
法(特公昭60−27658号)、(4)カルバミン酸
アルキルとアルコールとを反応させる方法(特公昭62
−57178号、特公平1ー49698号)、(5)ア
ルコールと尿索とを反応させる方法(特公昭62−54
297号、特開平8−119907号)等が提案されて
いる。
【0003】しかしながら(1)の方法は、反応圧が高
く、触媒が高価で腐食性を有すること、(2)の方法
は、腐食牲ガス(亜硝酸エステル)を使用しなければな
らないこと、(3)の方法は、平衡反応であり客易に反
応するが、原料のアルキレンカーボネートが高価であ
り、また副生するグリコールの利用という問題がある。
(4)の方法は、高価なカルバミン酸アルキルを使用し
なければならず、また反応時間が回分法でも7時間以上
が必要であり、反応速度が極めて遅い。(5)の方法
は、最も原料費が安価であり、しかも反応が1段である
ことから有利と思われるが、特公昭62−54297号
の実施例では回分法での反応所要時間は8.5時間と長
く、収率は尿素基準41〜87.9%と低く、しかも実施
例は炭素数8以上の高級アルコールの例のみである。ま
た特開平8−ll9907号にはメタノールまたはエタ
ノールと尿素、カルバミン酸メチルまたはカルバミン酸
エチルとの反応によるジメチルカーボネートまたはジエ
チルカーボネートの製造法が提案されているが、ジメチ
ルカーボネートの収率は、反応時間が5時間で0.96〜
4.1%、104時間で18.5%と極めて低く実用的では
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く、従来のジ
アルキルカーボネートの製造方法は工業化する上で解決
しなければならない種々の問題があり、アルコールと尿
素からジアルキルカーボネートを製造する方法は、反応
速度遅く、収率低く実用的ではない。本発明の目的は、
アルコールと尿素からジアルキルカーボネートを工業的
に有利に製造する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の如
き目的を達成すべく鋭意検討した結果、加圧下、140
〜270℃の温度でアルコールと尿素とを触媒の存在下
で反応させることにより、シアルキルカーボネートを高
い反応速度および高収率で容易に製造できることを見出
し、本発明に到達した.
【0006】すなわち本発明は、加圧下、140〜27
0℃の反応温度で、一般式ROH(ただし、RはC3
6 の脂肪族アルキル基)で表されるアルコールと尿素
とを反応させることを特徴とするジアルキルカーボネー
トの製造方法であり、該反応には、亜鉛、マグネシウ
ム、鉛、カルシウム、チタン、および錫から選ばれた一
種以上の金属単体または化合物からなる触媒が用いられ
る。
【0007】
【実施の形態】本発明の反応は、通常アルコールと尿素
の混合液に触媒を添加し、次いで加圧下で加熱すること
により行われる。本発明の一般式ROH(ただし、Rは
3 〜C6 の脂肪族アルキル基)で表される原料アルコ
ールとしては、例えばn−プロパノール、n−プタノー
ル、イソブタノール、l−ペンタノール、2−メチル−
1−ブタノール、3−メチル−l−ブタノール、2,2
−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2
−メチル−l−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタ
ノール、4−メチル−1−ペンタノール、2,2−ジメ
チル−l−ブタノール、2,3−ジメチル−l−ブタノ
ール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、2−エチル
−1−ブタノール、3−エチル−l−ブタノール等の脂
肪族アルコールである。尿素に対するアルコールの比率
は、尿素lモルに対して通常2〜10モルである。尿素
に対するアルコールのモル比が2末満の場合には、尿素
自身の副反応によりジアルキルカーボネートヘの選択率
が低下する。
【0008】本発明の反応に用いられる触媒は、亜鉛、
マグネシウム、鉛、カルシウム、チタン、および錫から
選ばれた金属単体または化合物からなる触媒であれば特
に限定されないが、一般にはこれらの金属の金属粉、酸
化物、水酸化物、無機塩、炭酸塩、塩基性炭酸塩、有機
酸塩等である。これらの亜鉛、マグネシウム、鉛、カル
シウム、チタン、および錫の金属単体または化合物は、
反応系中に存在する有機化合物、例えばアルコール、尿
素、ジアルキルカーボネート等と反応したものであって
も良い。これらの金属単体または化合物は、1種類でも
良いし、2種類以上と混合して用いることもできる。ま
たこれらの触媒は、反応に不活性な化合物や担体と混合
したり、あるいは不活性な化合物や担体に担持させて使
用することもてきる。触媒の使用量は特に制限はない
が、通常、尿素lモルに対して0.0001〜10モル、
好ましくは0.001〜lモルの範囲となる量が用いられ
る。本発明においては、通常アルコール過剰系で反応が
行われるので、溶媒は特に必要ではないが、反応条件下
に不活性な溶媒を用いることができる。
【0009】本発明の反応はアルコール、尿素および触
媒の混合物を加圧下反応温度に保持し、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。アンモニアが反応混合物中に大量に溶解していると
反応速度が遅くなり、反応完結に長時間を必要とする。
アンモニアを反応混合物から除去するために、反応の
間、反応条件下で不活牲なガスを反応液中へ導入する方
法もあるが、不活性ガスに替えて、アルコール還流下で
反応を行う方がより効果的である。アルコールの還流量
は、アンモニアlモルに対して1〜100モルである。
【0010】本発明の反応は、通常、反応器上部に蒸留
塔を設置し、反応系内を所定圧力に保ち、圧力調節弁に
て生成するアンモニアを反応系外へ排出しながら反応を
行うことが望ましい。アンモニア生成量の少ない反応後
期には、塔頂還流液の一部を反応系外へ留出させること
も、反応完結に効果的である。
【0011】本発明に於ける反応温度は140〜270
℃である。反応の際の圧力は、反応液組成や反応温度な
どにより異なるが、通常0〜3MPa(ゲージ圧)の範
囲であり、反応温度で原料のアルコールが還流するよう
な圧力が適宜選択される。圧力が低過ぎると、アルコー
ルの沸点という制約から反応温度を上げることが出来な
いため、反応完結に長時間を必要とする。
【0012】反応時間は、触媒の種類および量、反応温
度ならびに原料アルコールの還流量などにより一概に言
えないが、適常は0.5〜20時間である。
【0013】反応で生成したジアルキルカーボネート
は、反応終了後、常法により、例えば蒸留により反応液
から容易に分難して回収することができる。なお、本発
明の反応は回分式、連続式のいず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具体的に説明する
が、ただし本発明はこれらの実施例により制限されるも
のでばない。
【0015】実施例1 攪拌機、温度計、上部に還流冷却器を付した20mmφ
×300mmデクソンパッキング充填塔、および還流冷
却器上部に圧力調節弁を付した500mlSUS316
製オートクレープに、n−プロパノール240.4g(4.
00モル)、尿素60.lg(1.00モル)および酸化亜
鉛1.5gを加え、反応器内を窒素にて置換した後、攪拌
下160℃ヘ加熱、反応で生成するアンモニアを圧力調
節弁により抜き出すことで反応系内の圧力を0.5MPa
(ゲージ圧)に保った。1時間反応後、反応温度および
反応圧力を徐々に上げると共に塔頂還流液の一部を抜き
出した。3時間かけて200℃まで昇温を行い反応を終
了とした。反応終了時の圧力は0.8MPa(ゲージ圧)
であった。反応後冷却して207.4g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、反応液中のジプロピルカーボネートは134.6gで
あった。仕込尿素基準でのジプロピルカーポネート収率
は92.l%である。
【0016】実施例2 実施例1と同様な反応器に、イソアミルアルコール26
4.5g(3.00モル)、尿素60.1g(1.00モル)お
よび酸化亜鉛3.0gを加え、反応器内を窒素にて置換し
た後、攪拌下180℃ヘ加熱、反応で生成するアンモニ
アを圧力調節弁により抜き出すことで反応系内の圧力を
0.3MPa(ゲージ圧)に保った。l時間反応後、反応
温度および反応圧力を徐々に上げると共に塔頂還流液の
一部を抜き出した。2時間かけて220℃まで昇温を行
い反応を終了とした。反応終了時の圧力は0.5MPa
(ゲージ圧)であった。反応後冷却して267.6g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、反応液中のジイソアミルカーボネートは
188.8gであった。仕込尿素基準でのジイソアミルカ
ーボネート収率93.8%である。
【0017】比較例1 実施例lと同様な反応器に、イソアミルアルコール26
4.5g(3.00モル)、尿素60.1g(1.00モル)お
よび酸化亜鉛3.0gを加え、攪拌下加熱した。アンモニ
アの発生は反応温度約140℃から始まり、l時後で反
応温度は150℃ヘ上昇した。その後、還流液の一部を
抜くことにより昇温を行い、2時間かけて実施例2と同
程度の液量まで反応液を濃縮したが、反応温度は160
℃であった。さらに5時間かけて還流液の一部を抜きな
がら220℃まで昇温を行い反応を終了した。反応後冷
却して179.6g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、反応液中のジイソ
アミルカーボネートは87.1gであった。この結果は、
仕込尿素基準でのジイソアミルカーボネート収率43.l
%である。比較例1は特公昭62−54297号に記載
の方法により、常圧にて反応を行ったものであり、長時
間の反応にかかわらず低い収率しか得られていない。
【0018】実施例3 実施例1と同様な反応器に、n−ブタノール296.5g
(4.00モル)、尿素60.1g(1.00モル)および酸
化亜鉛3.0gを加え、反応器内を窒素にて置換した後、
攪拌下180℃ヘ加熱、反応で生成するアンモニアを圧
力調節弁により抜き出すことで反応系内の圧力を0.4M
Pa(ゲージ圧)に保った。l時間反応後、反応温度お
よび反応圧力を徐々に上げると共に塔頂還流液の一部を
抜き出した。2時間かけて220℃まで昇温を行い反応
を終了とした。反応終了時の圧力は0.8MPa(ゲーシ
圧)であった。反応後冷却して261.3gの反応液を得
た。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したとこ
ろ、反応液中のジブチルカーボネートは163.9gであ
った。仕込尿素基準でのジプチルカーボネート収率94.
1%である。
【0019】実施例4〜8、比較例2、3 触媒を変えた以外は実施例3と同様にして反応を行っ
た。比較例2は特公昭62−54297号の実施例3に
記載の触媒である。結果を表1に示す。
【0020】
【表1】 使用触媒 反応液重量 カーボネート 尿素基準収率 (g) (g) 収量 (g) (%) 実施例4 酸化マグネシウム 3g 251.8 157.3 90.3 5 鉛粉 3g 258.4 163.2 93.7 6 塩化カルシウム 3g 248.7 155.0 89.0 7 テトラブトキシ メタン 3g 247.8 152.4 87.5 8 ジブチル 錫ジラウレート 3g 246.4 159.2 91.4 比較例2 鉄アセチルアセテート 6g トリフェニルホスフィン4g 236.4 84.7 48.6 比較例3 無触媒 211.4 40.4 23.2
【0021】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の方法によれば、アルコールと尿素からジアルキル
カーボネートを極めて高収率に製造することが出来る。
本発明のジアルキルカーボネートの製造法は、安価な原
料からジアルキルカーボネートを高収率で容易にできる
ので、工業的に優れた方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 31/02 B01J 31/02 31/12 31/12 Z C07C 68/00 C07C 68/00 D // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧下、140〜270℃の反応温度で、
    一般式ROH(ただし、RはC3 〜C6 の脂肪族アルキ
    ル基)で表されるアルコールと尿素とを反応させること
    を特徴とするジアルキルカーボネートの製造方法。
  2. 【請求項2】亜鉛、マグネシウム、鉛、カルシウム、チ
    タンおよび錫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請求項1記載のジアルキルカ
    ーボネートの製造方法。
JP9063141A 1997-03-17 1997-03-17 ジアルキルカーボネートの製造方法 Pending JPH10259163A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102464588A (zh) * 2010-11-16 2012-05-23 中国科学院兰州化学物理研究所 一种碳酸二正丁酯的合成方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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