KR101206910B1

KR101206910B1 - 이온성 액체가 ｍｃｍ-41에 담지된 촉매를 이용한 글리세롤카보네이트의 제조방법

Info

Publication number: KR101206910B1
Application number: KR20100097197A
Authority: KR
Inventors: 박대원
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-11-30
Also published as: KR20120035587A

Abstract

본 발명은 메조 기공을 갖는 MCM-41 담체에 암모늄염 이온성 액체를 고정화시킨 촉매를 이용하여 낮은 온도와 짧은 반응시간 내에서 글리세롤카보네이트를 용이하게 합성시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 글리세롤카보네이트의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서 사용하는 촉매는 구조가 규칙적이고 안정한 메조 기공을 갖는 MCM-41에 이온성 액체를 고정화시킨 촉매이므로 종래의 촉매보다 반응성과 안정성이 우수하고, 그리고 상기 촉매는 회수의 어려움이 없어 재사용이 용이하고, 비교적 낮은 온도 조건에서 빠른 시간에 높은 수율로 글리세롤카보네이트를 합성할 수 있는 장점이 있다.

Description

이온성 액체가 ＭＣＭ-41에 담지된 촉매를 이용한 글리세롤카보네이트의 제조방법{Preparation of glycerol carbonate by using the immobilized ionic liquid catalyst on MCM-41}

본 발명은 메조 기공을 갖는 MCM-41 담체에 암모늄염 이온성 액체를 고정화시킨 촉매를 이용하여 낮은 온도와 짧은 반응시간 내에서 글리세롤카보네이트를 용이하게 합성시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 글리세롤카보네이트의 제조방법에 관한 것이다.

화석 연료인 석유, 천연가스, 석탄의 점진적 고갈이 예상됨에 따라 전 세계는 석유와 유사한 성질을 갖는 바이오 오일을 에너지원 및 화학원료로 사용하려는 노력이 크게 증가하고 있다. 그 중의 중요한 부분을 차지하고 있는 바이오디젤은 식물성 오일과 알코올과의 전이 에스테르화 반응(transesterification)에 의하여 생산되며 바이오디젤 1톤당 100kg의 글리세롤이 부산물로 생성된다는 알려져 있다. 바이오디젤의 꾸준한 수요증가와 글리세롤 가격의 급격한 하락으로 인하여 글리세롤은 중요한 기반물질(platform material)로 기대되고 있으며, 미국 에너지부(United States Department of Energy, DOE)에서도 최근에 글리세롤을 미래의 바이오리파이너리(biorefinery)에서 아주 중요한 빌딩 블록(building block)으로 정의하고 있다. 따라서 가격적으로 저렴한 글리세롤을 이용하여 고부가가치 글리세롤 유도체를 생산할 수 있는 기술을 시급히 개발해야할 필요가 있다.

글리세롤은 다양한 반응에 의하여 1,3-프로판디올, 에피클로로히드린, 아크로레인, 글리세롤카보네이트 등 여러 종류의 유용한 화합물로 전환될 수 있는 매우 중요한 물질이다. 이 중에서 글리세롤카보네이트는 폴리우레탄 폼, 코팅제, 폴리카보네이트와 폴리우레탄의 재료, 화장품이나 의약품 제조의 용매, 고부가 가치의 글리시돌의 제조원료 등으로 그 용도가 광범위하며, 글리세롤카보네이트 및 그 유도체는 자동차 도료, 이차전지용 전해질 등의 용제로도 사용되어 그 활용성은 매우 크다고 알려져 있다.

글리세롤로부터 글리세롤카보네이트(이하, 'GC'라 한다.)를 제조하는 공정은 글리세롤과 (1) 탄소원(포스젠, 디알킬카보네이트, 알킬렌카보네이트), (2) 요소, 그리고 (3) 일산화탄소와 산소의 혼합물과 반응시키는 것이다. 그러나 포스젠을 원료로 사용하는 공정은 포스젠의 독성과 부식성이 심하여 가동에 많은 문제점을 내포하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 미국 등록특허공보 제2915529호(1959)에서는 에틸렌카보네이트(이하, 'EC'라 한다.)와 글리세롤의 에스테르 교환반응에 의해 GC를 제조하기 위하여 아탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 촉매로 사용하였다. 그러나 이 공정은 반응이 끝난 뒤에 인산 또는 황산을 사용하여 촉매를 중화시키는 과정과 반응 혼합물로부터 GC를 회수하기 위하여 감압 상태에서 증류 작업이 필요한 단점이 있었다. 이러한 단점을 해소하기 위하여 수기타(Sugita) 등 [일본 공개특허공보 평6-329663호(1994)]은 불균일계 촉매인 산화알루미늄 존재 하에서 생성물인 에틸렌글리콜(EG)을 연속적으로 제거하는 공정을 개발하여 EC와 글리세롤로부터 GC를 높은 수율로 합성하였다. 모우로운기(Mouloungui) 등 [유럽 공개특허공보 제07399888호(1996)]은 엠버리스트(Amberlyst) A26 수지나 제올라이트를 촉매로 사용하는 공정을 개발하였다. 또한 비에빌(Vieville) 등 [Catalysis Letters, 56 (1998) 245]은 같은 반응에 초임계 이산화탄소를 용매로 사용하고 강한 염기성 수지나 제올라이트를 촉매로 사용하였다.

한편 요소와 글리세롤의 반응에 의한 GC의 생성은 크라우드(Claude) 등 [미국 등록특허공보 제6025504호(2000)] 이 소성시킨 황산아연을 촉매로 사용하는 공정을 개발하였으나 진공을 유지하면서 생성된 암모니아를 연속적으로 제거해야만 높은 수율을 얻을 수 있다는 단점이 있다. 또한 텔레스(Teles) 등 [미국 등록특허공보 제5359094호(1994)]은 일산화탄소와 산소의 혼합기체를 글리세롤과 직접 반응시켜 GC를 제조하는 공정을 개발하였으나 용매로 니트로벤젠을 사용하고 고압이 필요하며 반응시간이 20시간 정도로 길다는 단점이 있다.

전술한 바와 같이 종래의 글리세롤카보네이트(GC) 제조 공정은 포스젠이나일산화탄소 같은 독성이 강한 반응물을 사용하거나 진공이나 감압 증류, 초임계 이산화탄소 사용 등의 복잡한 조작을 해야 하는 어려움이 있어 공정의 안정성이 낮고 수율이 저하되는 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명자는 구조가 규칙적으로 담체의 결정도가 높고, 안정성이 우수한 메조 기공을 갖는 중형다공성 실리카 분자체(mesoporous silica molecular sieve)로 이루어진 MCM-41 촉매 담체에 이온성 액체 촉매를 고정화시킨 촉매를 이용하여 EC와 글리세롤로부터 글리세롤카보네이트를 합성시킴으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

참고로 본 발명에 적용되는 MCM-41는 1992년 모빌(Mobil) 사의 연구진에 의해 M41S 군(M41S family)라고 명명된 일련의 메조포로스 물질인 MCM-41과 MCM-48의 합성을 발표한 바 있다. 상기 MCM-41('MCM'은 Mobil Composition of Mater의 약자임)은 실리카 판 위에 일정한 크기를 갖는 일직선 모양의 기공이 육각형 배열, 즉 벌집 모양으로 늘어선 구조를 갖는 물질로서 최근까지의 연구 결과에 의하면 액정 주형 경로를 통하여 제조된다고 알려져 있다. 즉, 계면 활성제가 수용액 내에서 액정구조를 형성하고 이 주위를 규산염 이온이 둘러싸면서 수열 반응을 통해 계면활성제와 MCM-41의 접합체가 형성되고 계면활성제를 500~600℃의 온도에서 소성 처리하여 제거하게 되면 MCM-41을 얻을 수 있다. 이러한 MCM-41은 제올라이트와 같은 기존의 분자체에 비하여 기공 크기를 중형다공으로 확장한 분자체로서 거대 유기 화합물의 촉매 반응에 응용하거나 촉매 담체로써 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 메조 기공을 갖는 유기-무기 하이브리드 MCM-41 담체에 담지된 안정한 형태의 암모늄염 이온성 액체 촉매를 사용하여 상압과 낮은 온도 조건에서 높은 수율로 글리세롤카보네이트를 용이하게 제조하는 것을 특징으로 하는 이온성 액체가 MCM-41에 담지된 촉매를 이용한 글리세롤카보네이트의 제조방법의 제공을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매를 사용하여 에틸렌카보네이트와 글리세롤을 에스테르화 반응시키는 것을 특징으로 하는 글리세롤카보네이트의 제조방법을 과제 해결 수단으로 한다.

그리고 상기 에틸렌카보네이트와 글리세롤의 몰비(에틸렌카보네이트/글리세롤)는 1~5이고,

상기 반응은 40~100 ℃의 상압 조건에서 10분~4시간 반응시키며,

상기 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매는 실리카 원인 테트라에틸올소실리케이트와 유기실란 공급원인 클로로프로필트리에톡시실란의 실리카 혼합용액을 테트라메틸암모니움하이드록사이드 수용액과 혼합한 후 주형물질인 세틸트리메틸암모늄브로마이드를 사용하여 수열합성법으로 제조한 MCM-41 담체를 사용하며,

상기 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매는 MCM-41 촉매에 알킬아민을 반응시키고 알킬할라이드를 가하여 이온성 액체를 담지시킨 것을 특징으로 한다.

이상의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 구조가 규칙적이고 안정한 메조 기공을 갖는 MCM-41에 이온성 액체를 고정화시킨 촉매를 사용하여 GC를 합성함으로써, 종래의 촉매에 비해 반응성과 안정성이 우수하고, 그리고 상기 촉매는 회수의 어려움이 없어 재사용이 용이하고, 비교적 낮은 압력과 낮은 온도 조건에서 높은 수율로 GC를 합성할 수 있는 장점이 있다.

상기 효과를 달성하기 위한 본 발명은 이온성 액체가 MCM-41에 담지된 촉매를 이용한 글리세롤카보네이트의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서 사용하는 이온성 액체가 MCM-41에 담지된 촉매는 본 발명자가 이미 특허출원하여 특허등록받은 바 있는 등록특허 제0911494호에 개시된 MCM-41에 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매의 제조방법과 동일한 방법에 의해 제조되어진다.

본 발명에 따른 이온성 액체가 고정화된 MCM-41 촉매를 사용하여 EC와 글리세롤로부터 GC를 제조하는 방법은 다음과 같다.

본 발명은 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매를 사용하여 EC와 글리세롤을 에스테르화 반응시켜 GC가 제조된다.

본 발명은 글리세롤과 EC만을 사용하여 에스테르화 반응을 시키며, 일체 추가의 용매를 사용하지 않는 것이 특징이다.

상기에서 EC와 글리세롤의 몰비(EC/글리세롤)는 1~5인 것이 바람직하다. 몰 비가 1 미만이 될 경우에는 EC의 에스테르화 반응이 잘 진행되지 못할 우려가 있고, 5를 초과할 경우에는 과량의 EC가 오히려 반응을 억제시킬 우려가 있다.

그리고 GC의 반응조건은 40~100 ℃의 상압 조건에서 10분~4시간 반응시키는 것이 바람직하며, 반응조건이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 생성물의 수율이 감소할 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 생성물이 분해하거나 수율이 감소할 우려가 있다.

따라서 본 발명에 따라 제조한 이온성 액체가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매를 사용하여 글리세롤카보네이트를 합성시 높은 수율을 얻을 수 있는 것이 특징이다.

그리고 본 발명에 따른 이온성 액체 촉매가 담지된 MCM-41 촉매는 다음과 같은 방법에 의해 제조되어진다.

먼저, 실리카 원인 테트라에틸올소실리케이트(이하, 'TEOS'라 한다.)와 유기실란 공급원인 클로로프로필트리에톡시실란(이하, 'ClPTES'라 한다.)의 혼합용액을 테트라메틸암모니움하이드록사이드(이하, 'TMAOH'라 한다.) 수용액과 혼합 후 교반하여 알칼리 실리카 수용액을 제조하고, 이 알칼리 실리카 수용액에 주형물질(template)인 세틸트리메틸암모늄브로마이드(이하, 'CTMABr'라 한다.)를 가하여 규칙적인 구조를 갖는 MCM-41 담체를 제조한 다음, 이것을 알킬아민과 반응시켜 MCM-41에 이온성 액체 촉매가 담지된 MCM-41 촉매가 제조되어진다.

이하, 본 발명에 따른 이온성 액체 촉매가 담지된 MCM-41 촉매는 본 발명자가 이미 특허출원하여 특허등록받은 바 있는 등록특허 제0911494호에 개시된 방법과 동일한 방법에 의해 제조되어지며, 이 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 MCM-41에 고정화된 이온성 액체 촉매는 규칙적 메조기공을 갖는 MCM-41 지지체에 촉매 성분으로서 이미다졸염이 고정화되어 있는 형태를 취하고 있는데, 이 촉매는 상온에서도 안정한 고체 상태로 존재하는 것이 특징이다.

촉매의 지지체로 사용되는 클로로프로필기가 치환된 MCM-41은 메조 기공을 가지는 물질로 알려져 있으며, TEOS와 ClPTES 그리고 주형물질인 CTMABr을 사용하여 솔-젤 법에 의해 하이브리드 MCM-41 담체가 제조된다.

본 발명에서 실리카 혼합용액의 TEOS/ClPTES의 몰비는 4.5~7.5인 것이 바람직하다. 상기 몰비가 4.5 미만이 될 경우에는 표면적이 크게 감소할 우려가 있고, 7.5를 초과할 경우에는 이온성 액체를 고정화시킬 수 있는 활성점이 감소할 우려가 있다.

상기에서 주형물질(template)은 담체의 제조시 담체 내부에 미세한 크기의 기공을 갖게 하기 위해 사용하는 물질로서, CTMABr과 같은 계면활성제가 사용되어 진다.

상기 주형물질인 CTMABr은 수용액에 25~35 중량% 범위의 농도로 희석시킨 용액의 상태로 사용한다. 주형물질의 농도가 너무 낮으면 계면활성제의 자가 조립이 일어나지 않고, 이 농도가 너무 높으면 불규칙한 라멜라 형태의 다른 구조가 생성될 우려가 있다. 이 수용액에 과량의 에탄올을 첨가하여 45분 정도 교반한다. 에탄올을 사용하지 않거나 너무 적은 양을 사용하면 나중에 첨가될 TEOS와 ClPTES가 원하지 않는 불안정한 구조를 갖게 되는 구조형성 반응이 진행되기 때문이다.

그리고 염기 촉매로는 TMAOH를 실리카 1몰에 대해 0.3~0.6 몰의 양을 사용한다. TMAOH 양이 너무 적으면 원하지 않는 침전이 형성되고, TMAOH 양이 너무 많으면 실리카 원의 가수분해가 너무 빨리 진행되는 문제가 발생할 수 있다. 물을 실리카 대비 8~13 배의 몰비 만큼 추가하여 TMAOH를 수용액 형태로 만들어 사용한다. 이때 물을 너무 많이 추가하면 상대적으로 실리카 원의 농도가 낮아져서 구조 형성이 어려워지게 되고, 물을 너무 적게 추가하면 실리카 원의 농도가 높아져서 안정도가 낮은 비결정성 물질이 생성될 우려가 있다

TEOS, ClPTES, TMAOH 그리고 물의 혼합물을 CTMABr, 물, 에탄올의 혼합물과 섞은 다음 상온에서 격렬히 교반하고 온도를 올려서 알코올을 증발시켜 제거한다. 이 혼합 용액에 추가로 천천히 물을 가하여 교반하여 pH가 12 근처가 되도록 조절한 다음 염산을 추가로 공급하여 pH를 11.1~11.4 의 범위로 맞춘 후에 4시간 동안 교반하여 일부분의 실리카 원이 축합하여 겔이 형성되도록 한다. 이때 pH가 이 범위를 벗어나면 MCM-41의 안정적 구조 형성이 어렵게 될 우려가 있다. 이것을 테프론 코팅된 용기에 넣고 130~150 ℃에서 수열처리하면 나머지 실리카 원도 모두 축합하여 메조기공을 갖는 안정한 MCM-41이 생성된다.

이온성 액체를 고정화하는 단계에서는 MCM-41의 계면활성제를 용매 추출법에 의하여 에탄올과 35% 염산용액을 사용하여 추출하고 생성된 고체는 여과 후에 에탄올과 증류수로 세척한 다음 100 ℃에서 공기 분위기로 건조한다. 그리고 이것을 테트라히드로퓨란(THF) 용매에 녹인 알킬아민과 반응시키고, 과량의 아민을 여과 한 후 디클로로메탄으로 세척하여 전공하에서 건조시켜 이온성 액체가 고정화된 촉매를 제조한다.

상기의 방법에 의해 제조된 촉매는 구조가 규칙적으로 담체의 결정도가 높고, 안정성이 우수한 메조 기공을 갖는 중형다공성 실리카 분자체(mesoporous silica molecular sieve)로 이루어진 MCM-41 담체에 이온성 액체를 고정화시켜 제조함에 따라 촉매의 회수와 재사용이 용이하고, 반응성과 안정성이 우수한 것이 특징이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 단, 본 발명의 범위가 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

암모늄염을 고정화시킨 MCM-41 촉매를 사용하여 아래 [표 2]의 온도, 아래 [표 3]의 반응시간 및 상압조건에서 용매를 사용하지 않고 EC와 글리세롤의 몰비(EC/글리세롤)는 1이 되도록 하여 에스테르화 반응에 의해 GC를 합성하는 반응을 진행하였다.

고정화된 이온성 액체 촉매 0.1 g을 사용하여 80 ℃에서 90분 동안 실험한 결과 글리세롤의 전화율은 94 %이었고 GC의 선택도는 83.8 %이었다. 따라서 GC의 수율은 아래 [표 1]의 내용과 같다.

본 실시예 1에서 사용한 유기적으로 변형시킨 MCM-41은 TEOS를 실리카 공급원으로, ClPTES를 유기실란으로, CTMABr 계면활성제를 템플레이트로 사용해 제조하였다. 이때 테트라메틸암모니움하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAOH) 수용액을 반응 매체의 알칼리 공급을 위하여 함께 사용하였다.

TEOS/ClPTES의 몰비가 4.5인 하이브리드 MCM-41는 아래의 방법에 따라 제조하였다.

TEOS 20.36 mL와 ClPTES 3.81 mL를 혼합한 용액 (A)를 18.35 g의 TMAOH와 18 g의 H₂O를 포함한 용액 (B)와 혼합하여 5분간 교반한 다음 이것을 9.1 g의 CTMABr이 30 g의 물과 45 mL의 EtOH에 녹아있는 용액 (C)에 넣고 상온에서 1 시간 동안 격렬히 교반한 다음, 이 혼합 용액을 80 ℃의 항온 수조에서 45분간 가열하여 가해준 에탄올과 알콕사이드(alkoxide)의 가수분해에서 생성된 알코올을 제거하였다. 여기에 54 g의 H₂O를 천천히 첨가하면서 20 시간 동안 연속적으로 교반하면서 숙성시키면 pH가 12.1 정도가 된다. 그리고 4 N HCl을 사용하여 최종 pH를 11.3으로 맞추면서 4 시간 동안 교반하면 투명하던 용액이 불투명의 젤로 변한다. 이 젤을 테프론(Teflon)이 코팅된 스텐레스 반응기에 넣고 140 ℃에서 48 시간 동안 가열하여 하이브리드 MCM-41 담체를 제조하였다.

그리고 상기에서 제조된 하이브리드 MCM-41에 포함된 계면활성제를 용매 추출법에 의하여 200 mL의 에탄올과 35% 염산용액 6 mL를 사용하여 65 ℃에서 24시간 동안 추출하고 생성된 고체는 여과 후에 에탄올과 증류수로 세척한 다음 100 ℃에서 공기 분위기로 건조한 다음, 이것을 테트라히드로퓨란(THF) 용매에 녹인 트리부틸아민과 70 ℃에서 36시간 반응시키고, 과량의 트리부틸아민을 여과한 후 디클로로메탄으로 세척하여 전공하에서 건조시켜 이온성 액체가 고정화된 하이브리드 MCM-41 촉매를 제조하였다.

(실시예 2~4)

실시예 2와 동일한 조건으로 MCM-41에 담지된 이온성 액체 촉매를 제조하되, 사용한 트리부틸아민 대신에 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리헥실아민으로 변화시켜 촉매를 제조한 후, 그때의 GC 수율을 아래 [표 1]에 나타내었다.

(트리알킬아민의 변화에 따른 GC의 수율)

실시예	트리알킬아민	GC 수율 (%)
1	트리부틸아민	78.8
2	트리에틸아민	73.9
3	트리프로필아민	76.8
4	트리헥실아민	75.7

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 트리부틸아민을 사용한 경우가 최고의 GC 수율을 나타내었다.

(실시예 5~9)

실시예 1과 동일한 조건으로 반응을 수행하되, 반응온도를 변화시켜 GC의 수율을 측정한 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다.

(반응 온도의 변화에 따른 GC의 수율)

실시예	반응 온도 (℃)	GC 수율 (%)
5	40	70.5
6	60	75.3
7	100	78.9
8	120	78.3
9	140	72.1

상기 [표 2]에서 알 수 있는 바와 같이, 반응 온도가 40 ℃에서 80 ℃까지는 GC의 수율이 증가하였으나 100 ℃이상에서는 거의 일정한 값을 보이다가 140 ℃에서는 이 수율이 오히려 감소하였는데, 이것은 생성된 GC가 고온에서는 분해되기 때문으로 판단된다.

(실시예 10~15)

실시예 1과 동일한 조건으로 반응을 수행하되, 반응시간을 변화시켜 GC의 수율을 측정한 결과를 아래 [표 3]에 나타내었다.

(반응 시간의 변화에 따른 GC의 수율)

실시예	반응 시간 (분)	GC 수율 (%)
10	5	65.5
11	10	71.3
12	30	75.4
13	60	78.2
14	120	78.8
15	240	77.6

상기 [표 3]에서 알 수 있는 바와 같이, 반응 시간이 짧은 경우에도 비교적 높은 수율을 보이고 있고 60분 이상에서는 거의 일정한 수율을 나타내었다.

(실시예 16~18)

실시예 1과 동일한 조건으로 반응을 수행하되, 사용된 촉매를 분리하여 건조시킨 후 여러번 재사용하면서 GC 합성반응을 실시하여 글리세롤의 수율을 측정하여 아래의 [표 4]에 나타내었다.

(연속 사용시의 GC 의 수율)

실시예	연속 사용 횟수	AGC 수율 (%)
1	-	78.8
16	2	76.0
17	3	74.5
18	4	71.7

상기 [표 4]에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 촉매는 3회까지 회수하여 재사용하여도 거의 초기와 같은 GC 수율을 나타내고 있어 장시간 연속 사용이 가능함을 알 수 있다.

(비교예 1~2)

실시예 2와 동일한 조건으로 반응을 수행하되, MCM-41에 담지된 이온성 액체를 사용한 대신에 실리카 또는 알루미나에 이미다졸염 이온성 액체를 담지시켜 얻은 촉매를 사용하여 GC를 합성한 후, 그 수율을 측정하여 아래 [표 5]에 나타내었다.

(담체의 종류에 따른 GC의 수율)

비교예	담체	GC 수율 (%)
1	SiO₂	68
2	Al₂O₃	61

상기 [표 5]로부터 알 수 있는 바와 같이, 실리카나 알루미나를 담체로서 사용하는 경우에는 본 발명의 메조 기공을 같는 유기-무기 하이브리드 담체에 비해 GC의 수율이 훨씬 떨어졌다.

따라서, 상기 실시예를 통해 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 이온성 액체 담지 MCM-41 촉매는 반응성과 안정성이 우수하고, 그리고 회수의 어려움이 없어 재사용이 용이하고, 비교적 낮은 온도 조건에서 짧은 시간에 높은 수율로 글리세롤카보네이트를 합성할 수 있음이 확인되었다.

상기에서 설명 드린 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

Claims

이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매를 사용하여 에틸렌카보네이트와 글리세롤을 40~100 ℃의 상압 조건에서 10분~4시간 에스테르화 반응시키되,
상기 에틸렌카보네이트와 글리세롤의 몰비(에틸렌카보네이트/글리세롤)는 1~5이고,
상기 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매는 MCM-41 촉매에 알킬아민을 반응시키고 알킬할라이드를 가하여 암모늄염 이온성 액체를 담지시킨 것을 특징으로 하는 글리세롤카보네이트의 제조방법.
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제 1항에 있어서,
상기 이온성 액체 촉매가 담지된 하이브리드 MCM-41 촉매는 실리카 원인 테트라에틸올소실리케이트와 유기실란 공급원인 클로로프로필트리에톡시실란의 실리카 혼합용액을 테트라메틸암모니움하이드록사이드 수용액과 혼합한 후 주형물질인 세틸트리메틸암모늄브로마이드를 사용하여 수열합성법으로 제조한 MCM-41 담체를 사용하는 것을 특징으로 하는 글리세롤카보네이트의 제조방법.
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