KR20220034486A - Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method and apparatus for preparing alkylene carbonate using the catalyst - Google Patents

Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method and apparatus for preparing alkylene carbonate using the catalyst Download PDF

Info

Publication number
KR20220034486A
KR20220034486A KR1020200116928A KR20200116928A KR20220034486A KR 20220034486 A KR20220034486 A KR 20220034486A KR 1020200116928 A KR1020200116928 A KR 1020200116928A KR 20200116928 A KR20200116928 A KR 20200116928A KR 20220034486 A KR20220034486 A KR 20220034486A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
alkylene carbonate
preparing
group
reaction
Prior art date
Application number
KR1020200116928A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102438038B1 (en
Inventor
오인환
이강봉
곽순종
나인욱
김재익
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020200116928A priority Critical patent/KR102438038B1/en
Publication of KR20220034486A publication Critical patent/KR20220034486A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102438038B1 publication Critical patent/KR102438038B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0255Phosphorus containing compounds
    • B01J31/0257Phosphorus acids or phosphorus acid esters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D317/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D317/08Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3
    • C07D317/10Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings
    • C07D317/32Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D317/34Oxygen atoms
    • C07D317/36Alkylene carbonates; Substituted alkylene carbonates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02P20/141Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

The present invention relates to a phosphate group (-PO_4^3-)- or phosphate (-PO_4)-containing catalyst for preparing an alkylene carbonate, particularly to a catalyst for preparing an alkylene carbonate, containing an imine group (-C=N-), halide-, amine group (-NH_2), hydroxyl group (-OH), and phosphate group (-PO_4^3-)- or phosphate (-PO_4), a method for preparing the same, and a method and apparatus for preparing an alkylene carbonate through the reaction of an alkylene oxide with carbon dioxide by using the catalyst. The catalyst according to the present invention is a homogeneous catalyst, accelerates the reaction of an alkylene oxide with carbon dioxide, and has high durability to provide an alkylene carbonate stably with a high yield even under a high-temperature reaction condition.

Description

알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치{Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method and apparatus for preparing alkylene carbonate using the catalyst}Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing same, and method and apparatus for preparing alkylene carbonate using the catalyst

본 명세서는 인산기 또는 인산염을 포함하는 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. The present specification relates to a homogeneous catalyst for preparing an alkylene carbonate containing a phosphoric acid group or a phosphate, a method for preparing the same, and a method and apparatus for preparing an alkylene carbonate using the catalyst.

에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 알킬렌 카보네이트는 산업 공정에서 용매 및 희석제로서 널리 사용되고 있으며, 화장품 원료물질 및 이차전지 전해질로도 사용되고 있다. 또한, 알킬렌 옥사이드로부터 알킬렌 글리콜을 제조 시 중간체로서 사용 가능하기 때문에 알킬렌 카보네이트에 대한 최근 관심이 증대되고 있다. Alkylene carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate are widely used as solvents and diluents in industrial processes, and are also used as cosmetic raw materials and electrolytes for secondary batteries. In addition, since it can be used as an intermediate in the preparation of alkylene glycol from alkylene oxide, interest in alkylene carbonate is increasing recently.

알킬렌 카보네이트의 제조에는 종래 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 포스젠(COCl2)을 반응시키는 방법이 이용되었다. 이 반응은 상온에서 무촉매로 진행된다. 그러나, 원료 물질인 포스젠의 맹독성과 환경오염물질인 염화수소의 부생 문제 등으로 인해 최근에는 주로 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시키는 공정이 이용되고 있다. A conventional method of reacting ethylene glycol and phosgene (COCl 2 ) was used to prepare the alkylene carbonate. This reaction proceeds without a catalyst at room temperature. However, due to the toxicity of phosgene as a raw material and a byproduct problem of hydrogen chloride, which is an environmental pollutant, recently, a process of reacting alkylene oxide with carbon dioxide is mainly used.

그러나, 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 반응 공정은, 상온에서 무촉매로 진행되는 포스젠 공정과는 달리, 고온 고압 하에서의 반응이 요구되기 때문에 원료인 알킬렌 옥사이드가 분해 또는 중합하여 부산물이 다량 생성되는 문제와 함께 폭발의 위험성도 있다.However, the reaction process for producing alkylene carbonate by reacting alkylene oxide with carbon dioxide, unlike the phosgene process that proceeds without a catalyst at room temperature, requires a reaction under high temperature and high pressure, so that the raw material alkylene oxide is decomposed or There is also the risk of explosion along with the problem that a large amount of by-products are generated by polymerization.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 다양한 촉매를 개발하여 저가 및 고효율 반응이 유지되기 위한 연구가 수행되어 왔다. In order to solve these problems, research has been conducted to develop various catalysts to maintain low-cost and high-efficiency reactions.

예를 들어, 일본공개특허 평9-67365호에서는 촉매로 KI를 이용하는 방법을 기술하고 있고, 일본공개특허 소59-13776호에서는 트리부틸포스포늄 이오다이드 (tributyl methylphosphonium iodide) 및 테트라알킬포스포늄 할라이드 (tetraalkyl phosphonium halide)를 이용하는 방법을 기술하고 있다. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-67365 describes a method using KI as a catalyst, and Japanese Patent Laid-Open No. 59-13776 discloses tributyl methylphosphonium iodide and tetraalkylphosphonium. A method using a tetraalkyl phosphonium halide is described.

또한, 일본공개특허 평9-235252호에서는 말단기에 4급 포스포늄 할라이드를 갖고 있는 폴리스티렌 공중합 고분자를 이용하는 방법이 개시되어있다. 이 문헌에서는 반응온도를 100∼170℃로 1∼5시간 동안 반응시켰을 때 수율이 50∼95%에 도달하는 것으로 기술되어있다. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 9-235252 discloses a method using a polystyrene copolymer having a quaternary phosphonium halide at the terminal group. In this document, it is described that the yield reaches 50-95% when the reaction temperature is reacted at 100-170° C. for 1-5 hours.

그러나, 이러한 촉매는 이온성 액체들로 가격이 매우 고가로, 실제 상용화된 균일계 촉매를 사용하는 공정에서는 무기 할라이드 촉매를 이용하는데, 반응온도 180℃, 압력 100기압, 반응시간 8시간 이상을 필요로 하고, 원료인 이산화탄소 및 알킬렌 옥사이드의 수분 함량을 수백 ppm 이하로 조절해야 하는 등의 문제점을 가지고 있다. However, these catalysts are ionic liquids and are very expensive, and in the process using a commercially available homogeneous catalyst, an inorganic halide catalyst is used. and the moisture content of carbon dioxide and alkylene oxide, which are raw materials, must be controlled to several hundred ppm or less.

또한, 일본공개특허 평7-206846호에서는 이온교환수지를 이용하는 방법으로 이온교환수지에 CsOH, RbOH, 암모늄 할라이드를 치환시킨 촉매를 사용하는 방법을 개시하고 있다. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 7-206846 discloses a method using a catalyst in which CsOH, RbOH, and ammonium halide are substituted for an ion exchange resin as a method of using an ion exchange resin.

또한, 미국특허 제4,233,221호에서는 도웩스(Dowex)와 앰버라이트(Amberlite) 계열의 이온교환수지를 사용하는 방법을 기술하고 있다. 그러나 이 방법에서는 알킬렌 카보네이트 수율이 30∼80% 정도에 불과한 실정이다. In addition, U.S. Patent No. 4,233,221 describes a method using ion exchange resins of Dowex and Amberlite series. However, in this method, the yield of alkylene carbonate is only about 30 to 80%.

전술한 촉매들 외에 미국특허 제5,283,356호에서는 Co, Cr, Fe. Mn, Ni, Ti, V, Zr 등을 포함하는 프탈로시아닌(phthalocyanin)을 촉매로 사용하는 방법을 개시하고 있고, 일본공개특허 평7-206547호에서는 헤테로폴리산(heteropoly acid)의 수소이온 대신 루비듐(Rb) 또는 세슘(Cs) 이온을 치환하는 촉매를 사용하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 두 경우 모두 고가의 촉매를 필요로 하고, 반응온도는 120∼180℃로 온화한 조건이나, 수율이 30∼90%로 미흡한 실정이다. In addition to the above-mentioned catalysts, U.S. Patent No. 5,283,356 discloses Co, Cr, Fe. A method of using phthalocyanine containing Mn, Ni, Ti, V, Zr, etc. as a catalyst is disclosed, and in Japanese Patent Laid-Open No. 7-206547, rubidium (Rb) instead of hydrogen ions of heteropoly acid Alternatively, a method of using a catalyst replacing cesium (Cs) ions is proposed. However, in both cases, an expensive catalyst is required, and the reaction temperature is mild at 120 to 180° C., but the yield is insufficient at 30 to 90%.

이상과 같이, 종래 기술에 따른 방법에서 알킬렌 카보네이트를 양산하기 위해서는 높은 온도와 압력, 긴 반응시간, 원료의 수분 제거 등 반응조건이 까다로울 뿐만아니라, 고온에서의 선택성과 수율이 낮은 문제점이 있다. As described above, in order to mass-produce alkylene carbonate in the method according to the prior art, reaction conditions such as high temperature and pressure, long reaction time, and moisture removal from raw materials are difficult, and there is a problem in that selectivity and yield at high temperature are low.

또한, 종래 기술들의 촉매들은 대부분 열안정성이 떨어져서 고온의 반응 또는 증류 정제 과정 중에 일부 분해하여 할라이드 이온을 생성하고, 생성된 할라이드 이온이 알킬렌 옥사이드와 반응하여 할라이드계 부산물을 생성하거나, 심지어는 제조된 알킬렌 카보네이트가 이산화탄소와 알킬렌 옥사이드로 분해되는 역반응을 일으키는 원인을 제공하기도 한다. In addition, most of the catalysts of the prior art have poor thermal stability, so they are partially decomposed during a high-temperature reaction or distillation purification process to produce halide ions, and the generated halide ions react with alkylene oxide to produce halide-based by-products, or even to manufacture It may also cause a reverse reaction in which the converted alkylene carbonate is decomposed into carbon dioxide and alkylene oxide.

이에 본 발명자들은 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소간의 반응을 촉진함으로써, 저온 및 저압의 온화한 반응 조건에서 빠른 시간 내에 높은 수율로 알킬렌 카보네이트를 제조하기 위하여, 에스테르기나 카르보닐기를 포함하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치를 제공한 바 있다(한국등록특허 제1804762호 및 한국특허출원공개공보 제2020-21319호).Therefore, the present inventors promote the reaction between the alkylene oxide and carbon dioxide, in order to produce an alkylene carbonate in a high yield in a short time under mild reaction conditions of low temperature and low pressure, a catalyst for preparing an alkylene carbonate containing an ester group or a carbonyl group, the A manufacturing method and an alkylene carbonate manufacturing method and apparatus using the catalyst have been provided (Korea Patent No. 1804762 and Korean Patent Application Laid-Open No. 2020-21319).

그러나, 저온 및 저압의 온화한 반응 조건이 아닌, 고온의 반응 조건 및 증류 정제 과정에서도 안정하면서도 알킬렌 카보네이트 수율이 높은 촉매의 개발은 여전히 요구된다.However, it is still required to develop a catalyst having a high yield of alkylene carbonate while being stable even under high temperature reaction conditions and distillation purification process, not under mild reaction conditions of low temperature and low pressure.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일측면에서, 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소간의 반응을 촉진하고, 저온 및 저압의 온화한 반응 조건이 아닌, 고온의 반응 조건 및 증류 정제 과정에서도 안정적이고 높은 수율로 알킬렌 카보네이트를 제조할 수 있는 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In exemplary embodiments of the present invention, in one aspect, the reaction between alkylene oxide and carbon dioxide is promoted, and the alkylene oxide is stable and in high yield even under high temperature reaction conditions and distillation purification process, not under mild reaction conditions of low temperature and low pressure. An object of the present invention is to provide a homogeneous catalyst for preparing an alkylene carbonate capable of producing ene carbonate, a method for preparing the same, and a method and apparatus for preparing an alkylene carbonate using the catalyst.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 다른 일측면에서, 고온에서의 내구성이 우수하고 높은 수율을 유지할 수 있는, 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. In exemplary embodiments of the present invention, in another aspect, a homogeneous catalyst for preparing an alkylene carbonate, which has excellent durability at high temperature and can maintain a high yield, a method for preparing the same, and a method for preparing an alkylene carbonate using the catalyst and a method of manufacturing the device.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또 다른 일측면에서, 반응물과 생성물에 용해되는 균일계(homogeneous) 촉매로서, 현재 알킬렌 카보네이트 생산 중인 기존 시설의 교체없이 촉매만 교체해서 사용이 가능한, 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매, 그 제조 방법 및 상기 촉매를 이용한 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. In exemplary embodiments of the present invention, in another aspect, as a homogeneous catalyst dissolved in reactants and products, it is possible to replace only the catalyst without replacing the existing facilities currently producing alkylene carbonate, alkyl An object of the present invention is to provide a homogeneous catalyst for preparing ene carbonate, a method for preparing the same, and a method for manufacturing an alkylene carbonate using the catalyst and an apparatus.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 적어도 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4)을 포함하는 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매를 제공한다. 해당 촉매는, 이민기(-C=N-); 할라이드; 아민기(-NH2); 하이드록시기(-OH); 및 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4);을 모두 포함하는 것일 수 있다.In exemplary embodiments of the present invention, there is provided a homogeneous catalyst for preparing an alkylene carbonate comprising at least a phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 ). The catalyst is an imine group (-C=N-); halide; amine group (—NH 2 ); hydroxyl group (-OH); and a phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 );

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 다른 일측면에서, 상기 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법으로서, 이민기; 할라이드; 아민기; 하이드록시기; 인산기 또는 인산염;을 포함하는 화합물을 카르복시산 전구체(또는 에스테르 전구체)와 반응시키는 단계;를 포함하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법을 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, in another aspect, as a method for preparing a catalyst for preparing the alkylene carbonate, an imine group; halide; amine group; hydroxyl group; It provides a method for preparing a catalyst for preparing an alkylene carbonate comprising; reacting a compound containing a phosphoric acid group or a phosphate with a carboxylic acid precursor (or ester precursor).

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또한, 상기 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 하에서 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 알킬렌 카보네이트 제조 방법 및 장치를 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, there is also provided a method and apparatus for preparing an alkylene carbonate for preparing an alkylene carbonate by reacting an alkylene oxide with carbon dioxide under the catalyst for preparing the alkylene carbonate.

본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소 반응을 촉진하고, 저온 및 저압의 온화한 반응 조건이 아닌, 고온의 반응 조건 및 증류 정제 과정에서도 안정적이고 높은 수율로 알킬렌 카보네이트를 얻는 것이 가능하다. According to exemplary embodiments of the present invention, it promotes the reaction of alkylene oxide and carbon dioxide, and obtains alkylene carbonate in a stable and high yield even under high temperature reaction conditions and distillation purification process, not under mild reaction conditions of low temperature and low pressure it is possible

또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에 의한 촉매는 고온에서의 내구성이 우수하고 높은 수율을 유지할 수 있다.In addition, the catalyst according to exemplary embodiments of the present invention has excellent durability at high temperatures and can maintain a high yield.

또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에 의한 촉매는 반응물과 생성물에 용해되는 균일계(homogeneous) 촉매로서, 현재 알킬렌 카보네이트 생산 중인 기존 공정은 균일계 촉매를 사용하고 있기 때문에, 시설 교체없이 촉매만 교체해서 사용이 가능하기 때문에 경제적인 관점에서도 장점이 있다. 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 아민기, 하이드록시기 외에도 인산기 또는 인산염을 부가함으로써 친수성 그룹을 촉매에 증가시키고, 부반응을 억제하는 효과가 있게 함으로 고수율 균일계 촉매가 되도록 하였다.In addition, the catalyst according to exemplary embodiments of the present invention is a homogeneous catalyst that is dissolved in a reactant and a product. It is advantageous from an economic point of view because it can be used only by replacing it. In exemplary embodiments of the present invention, by adding a phosphoric acid group or a phosphate group in addition to an amine group or a hydroxyl group, a hydrophilic group is increased to the catalyst, and a side reaction is suppressed, thereby becoming a high-yield homogeneous catalyst.

이하, 본 발명의 예시적인 구현예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail.

본 명세서에서, 알킬기는 직쇄형 또는 분지형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것이 아니다.In the present specification, the alkyl group means a straight-chain or branched hydrocarbon, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, and the like, but is not limited thereto.

본 명세서에서 아릴기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함할 수 있다. 아로메틱기는 5 내지 15각형으로 이루어진 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. In the present specification, the aryl group may include both an aromatic group, a heteroaromatic group, and partially reduced derivatives thereof. The aromatic group is a simple or fused cyclic type consisting of 5 to 15 hexagons, and the heteroaromatic group refers to an aromatic group containing at least one oxygen, sulfur or nitrogen.

대표적인 아릴기의 예로는 페닐, 벤질, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸 등이 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. Examples of representative aryl groups include phenyl, benzyl, naphthyl, pyridinyl, furanyl, thiophenyl, indolyl, quinolinyl, imidazolinyl ), oxazolyl, thiazolyl, tetrahydronaphthyl, etc., but is not limited thereto.

본 명세서에서 할로알킬기는 한 개 또는 그 이상의 수소가 할로겐으로 치환된 알킬기를 의미하며, 예컨대 트리플로오로메틸, 클로로메틸 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present specification, the haloalkyl group refers to an alkyl group in which one or more hydrogens are substituted with halogen, and includes, for example, trifluoromethyl, chloromethyl, and the like, but is not limited thereto.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매가 인산염(-PO4)을 포함하도록 한다. 인산염은 촉매 자체의 내구성을 높여 고온에서도 부반응을 방지하는 효과가 있다. In exemplary embodiments of the present invention, the homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate includes a phosphate (-PO 4 ). Phosphate has the effect of preventing side reactions even at high temperatures by increasing the durability of the catalyst itself.

일 구현예에서, 알킬렌 카보네이트 제조용 균일계 촉매는 이민기(-C=N-); 할라이드; 아민기(-NH2); 하이드록시기(-OH); 및 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4); 성분을 함께 포함한다. 이 촉매에서 상기 물질들이 화학적으로 연결되어 하나의 화합물을 구성함으로써 알킬렌 카보네이트 합성을 촉진하고 고온에서도 화학적으로 안정한 내구성을 유지하도록 하는 것으로 판단된다.In one embodiment, the homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate is an imine group (-C=N-); halide; amine group (—NH 2 ); hydroxyl group (-OH); and a phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 ); ingredients together. In this catalyst, the materials are chemically linked to form one compound, thereby promoting the synthesis of alkylene carbonate and maintaining chemically stable durability even at high temperatures.

즉, 상기 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매는, 기존 촉매와 달리, 촉매 내에 이민기(-C=N-); 아민기; 하이드록시 그룹; 할라이드; 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4) 물질이 존재하는데, 아민기와 하이드록시 그룹은 이산화탄소 흡수 촉진을 수행하고, 이민기(-C=N-)와 할라이드 물질은 알킬렌 옥사이드 내 O-ring을 opening해서 이산화탄소 첨가 반응을 일어나게 한다. 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4)은 전술한 바와 같이, 촉매 자체의 내구성을 높여 고온에서도 부반응을 방지하는 효과가 있다. That is, the catalyst for preparing the alkylene carbonate, unlike the existing catalyst, an imine group (-C = N-) in the catalyst; amine group; hydroxy groups; halide; Phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or phosphate (-PO 4 ) material exists. An amine group and a hydroxyl group promote carbon dioxide absorption, and an imine group (-C=N-) and a halide material are O in alkylene oxide. -Open the ring to cause carbon dioxide addition reaction. Phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or phosphate (-PO 4 ) has the effect of preventing side reactions even at high temperatures by increasing the durability of the catalyst itself, as described above.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 다음 [화학식 1] 또는 [화학식 2]으로 표시되는 촉매일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may be a catalyst represented by the following [Formula 1] or [Formula 2].

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2] [Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 1] 내지 [화학식 2]에서 n은 각각 반복 단위로서, 예컨대 1~30의 정수이다In [Formula 1] to [Formula 2], n is each a repeating unit, for example, an integer of 1 to 30

X는 I, Br, Cl 등 할라이드 물질이며, x,y,z는 0<x,y,z<1이고, x+y+z=1이 된다. 바람직한 x값의 범위는 0.5~0.9이며, y와 z값의 범위는 0.1~0.25이다. X is a halide material such as I, Br, Cl, and x, y, z is 0<x,y,z<1, and x+y+z=1. A preferable range of the x value is 0.5 to 0.9, and the range of the y and z values is 0.1 to 0.25.

위 [화학식 1] 내지 [화학식 2]에서 보듯이, 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매는 이민기(-C=N-), 할라이드, 아민기(-NH2), 하이드록시기(-OH) 및 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4) 성분을 포함한다. As shown in the above [Formula 1] to [Formula 2], the catalyst for preparing an alkylene carbonate is an imine group (-C=N-), a halide, an amine group (-NH 2 ), a hydroxyl group (-OH) and a phosphoric acid group (- PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 ) component.

상기 [화학식 1] 내지 [화학식 2]에서 할라이드(Halide)는 F, Cl, Br 또는 I이고, 에폭사이드 O ring opening 및 이산화탄소 첨가 반응 효과가 크다는 측면에서 바람직하게는 Br 또는 I 또는 Cl이다. In the [Formula 1] to [Formula 2], the halide is F, Cl, Br, or I, and is preferably Br or I or Cl in terms of the large effect of the epoxide O ring opening and carbon dioxide addition reaction.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 다른 일측면에서, 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법으로서, 이민기; 할라이드; 아민기; 하이드록시기; 인산기 또는 인산염;을 모두 포함하는 촉매 화합물을 중축합 반응 전구체인 카르복시산 전구체와 반응시키는 단계;를 포함하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법을 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, in another aspect, there is provided a method for preparing a catalyst for preparing an alkylene carbonate, comprising: an imine group; halide; amine group; hydroxyl group; It provides a method for preparing a catalyst for preparing an alkylene carbonate comprising; reacting a catalyst compound containing both a phosphoric acid group or a phosphate salt with a carboxylic acid precursor that is a polycondensation reaction precursor.

예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은, 아민 전구체, 알데히드 전구체, 할라이드 전구체 및 인산 전구체로부터 이민기; 할라이드; 아민기; 하드록시기; 인산기 또는 인산염을 포함하는 촉매 화합물을 생성하는 단계; 상기 촉매 화합물을 카르복시산 전구체(또는 에스테르 전구체)와 반응시켜 상기 촉매 화합물에 카르보닐기 또는 에스테르기를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the method comprises an imine group from an amine precursor, an aldehyde precursor, a halide precursor and a phosphoric acid precursor; halide; amine group; hydroxyl group; generating a catalyst compound comprising a phosphoric acid group or a phosphate salt; The method may further include a step of reacting the catalyst compound with a carboxylic acid precursor (or an ester precursor) to generate a carbonyl group or an ester group in the catalyst compound.

예시적인 일 구현예에서, 아민 전구체는 우레아(urea), 멜라민(melamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디시안아미드(dicyandiamide), 시안아미드(cyanamide), 구아니딘(guanidine), 바이구아니딘(biguanidine), 구아릴우레아(guanylurea), 폴리사이클릭 구아니딘(polycyclic guanidine) 등이 포함된 1종 이상의 물질이 사용될 수 있다. In an exemplary embodiment, the amine precursor is urea, melamine, ethylenediamine, dicyandiamide, cyanamide, guanidine, biguanidine, One or more substances including guanylurea, polycyclic guanidine, and the like may be used.

예시적인 일 구현예에서, 알데히드 전구체로는 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 벤즈알데히드, 글루타르알데히드(glutaraldehyde), 글리옥살(glyoxal), 말론디알데히드(malondialdehyde), 숙신디알데히드(succindialdehyde), 프탈알데히드(phthalaldehyde) 등 알데히드류로 알려진 1종 이상의 물질이 사용될 수 있다.In an exemplary embodiment, the aldehyde precursor includes formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butylaldehyde, benzaldehyde, glutaraldehyde, glyoxal, malondialdehyde, succindialdehyde ), one or more substances known as aldehydes such as phthalaldehyde may be used.

예시적인 일 구현예에서, 할라이드 및 인산 전구체로는 예컨대 NH4I, NH4Br, NH4Cl, HI, HBr, HCl 및 (NH4)3PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)HPO4, H3PO4 등에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, halide and phosphoric acid precursors include, for example, NH 4 I, NH 4 Br, NH 4 Cl, HI, HBr, HCl and (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) At least one selected from HPO 4 , H 3 PO 4 and the like may be used.

예시적인 일 구현예에서, 상기 카르복시산 전구체는 포름산, 아세트산, 프로피온산, n-부티르산, 이소부티르산, n-길초산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 알긴산(alginic acid) 등 카르복시기를 포함하는 물질에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In an exemplary embodiment, the carboxylic acid precursor is formic acid, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, n-valeric acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, polyacrylic acid (PAA), It may be at least one selected from a material containing a carboxyl group, such as graphene oxide and alginic acid.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또한, 상기 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 하에서 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 알킬렌 카보네이트 제조 방법을 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, there is also provided a method for preparing an alkylene carbonate for preparing an alkylene carbonate by reacting an alkylene oxide with carbon dioxide under the catalyst for preparing the alkylene carbonate.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또한, 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 알킬렌 카보네이트 제조 장치로서, 상기 촉매를 포함하는 장치를 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, an apparatus for producing an alkylene carbonate for preparing an alkylene carbonate by reacting an alkylene oxide with carbon dioxide is provided, and an apparatus including the catalyst is provided.

예시적인 일 구현예에서, 상기 알킬렌 옥사이드는 하기 [화학식 3]로 표시되는 것이고, 알킬렌 카보네이트는 하기 [화학식 4]으로 표시되는 화합물일 수 있다.In an exemplary embodiment, the alkylene oxide may be represented by the following [Formula 3], and the alkylene carbonate may be a compound represented by the following [Formula 4].

[화학식 3] [Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 4] [Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 [화학식 3] 및 [화학식 4]에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기 또는 아릴기일 수 있고, 결합되어 있는 탄소원자와 함께 6각형 고리를 형성할 수 있다.In the above [Formula 3] and [Formula 4], R1 and R2 may each independently be hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group, and a hexagonal ring together with a carbon atom to which they are bonded can form.

예시적인 일 구현예에서, 상기 [화학식 3]으로 표시되는 알킬렌 옥사이드는 예를 들어 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 에피클로로히드린, 부틸렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드, 시클로헥실렌 옥사이드 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. In an exemplary embodiment, the alkylene oxide represented by the [Formula 3] includes, for example, ethylene oxide, propylene oxide, epichlorohydrin, butylene oxide, styrene oxide, cyclohexylene oxide, etc. It is not limited.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매의 사용량은 알킬렌 옥사이드 100 중량에 대해 바람직하게는 0.0001-20 중량부, 보다 바람직하게는 0.1-5 중량부로 사용될 수 있다. 0.0001 중량부 미만인 경우에는 반응속도가 너무 느려질 수 있고, 20 중량부 초과인 경우에는 더 이상 반응속도 및 선택성이 향상되지 않을 수 있으므로 경제적 이득이 없다.In an exemplary embodiment, the amount of the catalyst used is preferably 0.0001-20 parts by weight, more preferably 0.1-5 parts by weight based on 100 weight of the alkylene oxide. If it is less than 0.0001 parts by weight, the reaction rate may be too slow, and if it is more than 20 parts by weight, the reaction rate and selectivity may no longer be improved, so there is no economic benefit.

예시적인 일 구현예에서, 상기 반응의 반응온도는 150~180℃ 또는 150~180℃ 일 수 있다. In an exemplary embodiment, the reaction temperature of the reaction may be 150 ~ 180 ℃ or 150 ~ 180 ℃.

반응온도가 너무 낮으면 반응속도가 느려질 수 있고, 반응온도가 너무 높으면 알킬렌 옥사이드가 자체 고분자화 반응(self-polymerization)을 일으키게 되므로 반응 선택성이 떨어질 수 있다.If the reaction temperature is too low, the reaction rate may be slowed, and if the reaction temperature is too high, the alkylene oxide will self-polymerize, and thus the reaction selectivity may be reduced.

예시적인 일 구현예에서, 상기 반응의 반응 압력은 20∼100기압이다. 반응압력이 20기압 미만이 되면 반응속도가 느려질 수 있으며, 100기압 초과인 경우에는 반응속도 향상 효과가 없는 반면, 장치비가 과다하게 소요될 수 있다. In an exemplary embodiment, the reaction pressure of the reaction is 20-100 atmospheres. If the reaction pressure is less than 20 atm, the reaction rate may be slowed, and if it exceeds 100 atm, there is no effect of improving the reaction rate, whereas the equipment cost may be excessive.

예시적인 일 구현예에서, 상기 반응의 수율은 90~99%다. In an exemplary embodiment, the yield of the reaction is 90-99%.

예시적인 일 구현예에서, 상기 반응의 반응 시간은 3~5시간이다. In an exemplary embodiment, the reaction time of the reaction is 3 to 5 hours.

예시적인 일 구현예에서, 상기 반응 시 반응 용매를 사용하며, 반응 용매로는 생성물과 동일한 알킬렌카보네이트를 사용할 수 있다. 그 이유는 반응물인 알킬렌 옥사이드가 반응성이 높아 폭발 위험성이 있기 때문에 생성물인 안정한 알킬렌카보네이트를 혼합해줌으로써 공정 안전성을 향상시킬 수 있기 때문이다.In an exemplary embodiment, a reaction solvent is used during the reaction, and the same alkylene carbonate as the product may be used as the reaction solvent. The reason is that since the reactant, alkylene oxide, has a high reactivity and there is a risk of explosion, process safety can be improved by mixing the product, which is a stable alkylene carbonate.

이하, 본 발명의 구현예들에 따른 구체적인 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것임이 이해될 것이다. Hereinafter, specific examples according to embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to the following examples, and various types of embodiments can be embodied within the scope of the appended claims, and only the following examples are provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and at the same time as common in the art. It will be understood that the intention is to facilitate practice of the invention to those skilled in the art.

[실시예 1][Example 1]

신규 촉매의 제조예 1 : 인산기 함유 촉매Preparation example of novel catalyst 1: phosphoric acid group-containing catalyst

온도계, 환류 냉각기 및 적가장치가 설치된 3구 플라스크에 바이구아니딘 5g, 요오드암모늄 2.2g과 50% 글루타르알데히드 5.2g, 인산암모늄(NH4H2PO4) 0.7g을 넣고 반응온도 75℃, pH 3에서 1시간 교반한다. 적가장치를 통해 50% 글루타르알데히드 5.2g을 추가로 가하고, 20% 염산용액으로 pH 4.0으로 조절한 후 12시간 반응시킨다.5 g of biguanidine, 2.2 g of ammonium iodide, 5.2 g of 50% glutaraldehyde, and 0.7 g of ammonium phosphate (NH4H2PO4) were placed in a 3-neck flask equipped with a thermometer, reflux condenser and dropping device, and stirred at a reaction temperature of 75°C, pH 3 for 1 hour. do. 5.2 g of 50% glutaraldehyde was additionally added through a dropper, adjusted to pH 4.0 with 20% hydrochloric acid, and reacted for 12 hours.

환류 장치가 부착된 100mL 2구 플라스크에 상기한 방법에 의해 합성된 촉매 전구물질 1.5g과 증류수 50g, 폴리아크릴산 0.5g을 충진하고, 60℃에서 교반하면서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 1.5 g of the catalyst precursor synthesized by the above method, 50 g of distilled water, and 0.5 g of polyacrylic acid were charged into a 100 mL two-neck flask equipped with a reflux device, and the reaction was carried out for 2 hours while stirring at 60°C.

반응 후 물은 회전식 증발기(Rotary Evaporator)를 이용하여 감압하에서 제거하였으며, 신규 촉매 분말 ([화학식 1])을 합성하였다. After the reaction, water was removed under reduced pressure using a rotary evaporator, and a novel catalyst powder ([Formula 1]) was synthesized.

[비교예 1][Comparative Example 1]

신규 촉매의 비교예 1 : 인산기가 없는 촉매Comparative Example 1 of a novel catalyst: Catalyst without a phosphoric acid group

온도계, 환류 냉각기 및 적가장치가 설치된 3구 플라스크에 바이구아니딘 5g, 요오드암모늄 2.2g과 50% 글루타르알데히드 5.2g을 넣고 반응온도 75℃, pH 3에서 1시간 교반한다. 적가장치를 통해 50% 글루타르알데히드 5.2g을 추가로 가하고, 20% 염산용액으로 pH 4.0으로 조절한 후 12시간 반응시킨다.5 g of biguanidine, 2.2 g of ammonium iodide, and 5.2 g of 50% glutaraldehyde were added to a 3-neck flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a dropper, and stirred at a reaction temperature of 75° C., pH 3 for 1 hour. 5.2 g of 50% glutaraldehyde was additionally added through a dropper, adjusted to pH 4.0 with 20% hydrochloric acid, and reacted for 12 hours.

환류 장치가 부착된 100mL 2구 플라스크에 상기한 방법에 의해 합성된 촉매 전구물질 1.5g과 증류수 50g, 폴리아크릴산 0.5g을 충진하고, 60℃에서 교반하면서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 1.5 g of the catalyst precursor synthesized by the above method, 50 g of distilled water, and 0.5 g of polyacrylic acid were charged into a 100 mL two-neck flask equipped with a reflux device, and the reaction was carried out for 2 hours while stirring at 60°C.

반응 후 물은 회전식 증발기(Rotary Evaporator)를 이용하여 감압하에서 제거하였으며, 인산기가 없는 신규 촉매 분말을 합성하였다.After the reaction, water was removed under reduced pressure using a rotary evaporator, and a novel catalyst powder without a phosphoric acid group was synthesized.

[실시예 2][Example 2]

신규 촉매의 제조예 2 : 인산기 함유 촉매Preparation Example 2: Catalyst containing a phosphoric acid group

온도계, 환류 냉각기 및 적가장치가 설치된 3구 플라스크에 우레아 3.6g, 요오드암모늄 2.2g과 글리옥살(glyoxal) 3.8g, 디에틸렌트리아민 0.05g, 인산암모늄(NH4H2PO4) 0.7g을 넣고 반응온도 75℃, pH 3에서 1시간 교반한다. 적가장치를 통해 글리옥살 3.8g을 추가로 가하고, 20% 염산용액으로 pH 4.0으로 조절한 후 12시간 반응시킨다.Urea 3.6g, ammonium iodide 2.2g, glyoxal 3.8g, diethylenetriamine 0.05g, ammonium phosphate (NH4H2PO4) 0.7g were put in a three-neck flask equipped with a thermometer, reflux condenser and dropper, and the reaction temperature was 75℃. , and stirred at pH 3 for 1 hour. 3.8 g of glyoxal was additionally added through a dropping device, and the pH was adjusted to 4.0 with a 20% hydrochloric acid solution, followed by reaction for 12 hours.

환류 장치가 부착된 100mL 2구 플라스크에 상기한 방법에 의해 합성된 촉매 전구물질 1.5g과 증류수 50g, 그래핀 옥사이드 0.5g을 충진하고, 60℃에서 교반하면서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 1.5 g of the catalyst precursor synthesized by the above method, 50 g of distilled water, and 0.5 g of graphene oxide were charged in a 100 mL two-necked flask equipped with a reflux device, and the reaction was carried out for 2 hours while stirring at 60°C.

반응 후 물은 회전식 증발기(Rotary Evaporator)를 이용하여 감압하에서 제거하였으며, 신규 촉매 분말([화학식 2])을 합성하였다. After the reaction, water was removed under reduced pressure using a rotary evaporator, and a novel catalyst powder ([Formula 2]) was synthesized.

[비교예 2][Comparative Example 2]

신규 촉매의 비교예 2 : 인산기가 없는 촉매Comparative Example 2 of a novel catalyst: Catalyst without a phosphoric acid group

온도계, 환류 냉각기 및 적가장치가 설치된 3구 플라스크에 우레아 3.6g, 요오드암모늄 2.2g과 글리옥살(glyoxal) 3.8g, 디에틸렌트리아민 0.05g을 넣고 반응온도 75℃, pH 3에서 1시간 교반한다. 적가장치를 통해 글리옥살 3.8g을 추가로 가하고, 20% 염산용액으로 pH 4.0으로 조절한 후 12시간 반응시킨다.Put urea 3.6g, ammonium iodide 2.2g, glyoxal 3.8g, and diethylenetriamine 0.05g into a three-neck flask equipped with a thermometer, reflux condenser and dropping device, and stir at a reaction temperature of 75℃, pH 3 for 1 hour. . 3.8 g of glyoxal was additionally added through a dropping device, and the pH was adjusted to 4.0 with a 20% hydrochloric acid solution, followed by reaction for 12 hours.

환류 장치가 부착된 100mL 2구 플라스크에 상기한 방법에 의해 합성된 촉매 전구물질 1.5g과 증류수 50g, 그래핀 옥사이드 0.5g을 충진하고, 60℃에서 교반하면서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 1.5 g of the catalyst precursor synthesized by the above method, 50 g of distilled water, and 0.5 g of graphene oxide were charged in a 100 mL two-necked flask equipped with a reflux device, and the reaction was carried out for 2 hours while stirring at 60°C.

반응 후 물은 회전식 증발기(Rotary Evaporator)를 이용하여 감압하에서 제거하였으며, 신규 촉매 분말을 합성하였다. After the reaction, water was removed under reduced pressure using a rotary evaporator, and a new catalyst powder was synthesized.

[알킬렌 카보네이트의 제조][Preparation of alkylene carbonate]

100mL 고압반응기에 반응물인 프로필렌 옥사이드(PO, 10g, 0.17mol)와 실시예 1에서 얻어진 신규촉매 (0.05g)를 충진한 후, 이산화탄소(CO2)로 채워 온도를 165℃로 올린다. A 100 mL high-pressure reactor was charged with propylene oxide (PO, 10 g, 0.17 mol) as a reactant and the novel catalyst (0.05 g) obtained in Example 1, and then filled with carbon dioxide (CO 2 ) to raise the temperature to 165 °C.

다시 이산화탄소를 가하여 반응기 압력이 20기압이 되도록 하였다. 4시간 동안 반응시킨 후 반응기를 실온에서 냉각하여 얻어진 시료를 GC/MS 분석하였다. 참고로, 여기서, 수율은 다음 식으로 계산된다.Carbon dioxide was added again so that the reactor pressure became 20 atm. After reacting for 4 hours, the reactor was cooled to room temperature, and the obtained sample was analyzed by GC/MS. For reference, here, the yield is calculated by the following equation.

수율 (%) = (알킬렌카보네이트의 생성몰수/원료 알킬렌옥사이드 몰수)×100Yield (%) = (number of moles of alkylene carbonate produced/number of moles of raw material alkylene oxide) × 100

마찬가지로, 실시예 1 및 2의 촉매를 이용하여 1회 알킬렌 카보네이트 제조 실험을 수행하였다. Similarly, one time alkylene carbonate production experiment was performed using the catalysts of Examples 1 and 2.

촉매에 인산기 추가 유무에 따른 수율을 아래와 같이 비교하였다(프로필렌 카보네이트 합성 조건 : 165℃, 20기압, 반응시간 4시간, 촉매농도 0.5%(wt))The yield was compared with or without phosphoric acid group added to the catalyst as follows (Propylene carbonate synthesis conditions: 165°C, 20 atm, reaction time 4 hours, catalyst concentration 0.5% (wt))

프로필렌 카보네이트 수율 (%)Propylene carbonate yield (%) 촉매내에 인산염 유무Presence of phosphate in the catalyst 실시예 1Example 1 9595 비교예 1Comparative Example 1 8484 실시예 2Example 2 9696 비교예 2Comparative Example 2 8686

이와 같이, 본 발명의 예시적인 구현예들의 촉매는 특히 인산기 또는 인산염을 포함하는 균일계 촉매로 고온에서도 높은 수율로 알킬렌 카보네이트를 얻는 것이 가능함을 확인할 수 있었다. As such, it was confirmed that the catalyst of the exemplary embodiments of the present invention is a homogeneous catalyst including a phosphoric acid group or a phosphate salt, and thus it is possible to obtain an alkylene carbonate in a high yield even at a high temperature.

Claims (7)

알킬렌 카보네이트 제조용 촉매로서,
인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매.
As a catalyst for the production of alkylene carbonate,
Phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or phosphate (-PO 4 ) A catalyst for producing an alkylene carbonate, characterized in that it contains.
제 1 항에 있어서,
상기 촉매는, 이민기(-C=N-); 할라이드; 아민기(-NH2); 하이드록시기(-OH); 및 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4);을 포함하는 균일계 촉매인 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매.
The method of claim 1,
The catalyst is an imine group (-C = N-); halide; amine group (—NH 2 ); hydroxyl group (-OH); and a phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 );
제 2 항에 있어서,
상기 촉매는 다음 [화학식 1] 또는 [화학식 2]인 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매.
[화학식 1]
Figure pat00005

[화학식 2]
Figure pat00006

[상기 [화학식 1] 내지 [화학식 2]에서 n은 반복 단위로서, 1 내지 30의 정수이다. X는 할라이드(halide), x+y+z=1, 0<x,y,z<1]
3. The method of claim 2,
The catalyst is a catalyst for preparing an alkylene carbonate, characterized in that the following [Formula 1] or [Formula 2].
[Formula 1]
Figure pat00005

[Formula 2]
Figure pat00006

[Formula 1] to [Formula 2], n is a repeating unit, an integer of 1 to 30. X is halide, x+y+z=1, 0<x,y,z<1]
제 3 항에 있어서,
상기에서 할라이드(halide)는 Br 또는 I 또는 Cl인 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매.
4. The method of claim 3,
In the above, the halide is Br or I or Cl.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법으로서,
이민기(-C=N-); 할라이드; 아민기(-NH2); 하이드록시기(-OH); 및 인산기(-PO4 3-) 또는 인산염(-PO4);을 포함하는 촉매 화합물을 카르복시산 전구체와 반응시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 제조 방법.
[Claim 5] The method for preparing a catalyst for preparing an alkylene carbonate according to any one of claims 1 to 4,
imine group (-C=N-); halide; amine group (—NH 2 ); hydroxyl group (-OH); And a phosphoric acid group (-PO 4 3- ) or a phosphate (-PO 4 ); reacting a catalyst compound containing a carboxylic acid precursor with a carboxylic acid precursor;
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매 하에서 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조 방법.
[Claim 5] A method for preparing an alkylene carbonate comprising reacting an alkylene oxide with carbon dioxide under the catalyst for preparing an alkylene carbonate of any one of claims 1 to 4 to prepare an alkylene carbonate.
알킬렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 알킬렌 카보네이트를 제조하는 알킬렌 카보네이트 제조 장치로서,
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 알킬렌 카보네이트 제조용 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 알킬렌 카보네이트 제조 장치.
An apparatus for producing an alkylene carbonate for producing an alkylene carbonate by reacting an alkylene oxide with carbon dioxide,
[Claim 5] An apparatus for producing an alkylene carbonate comprising the catalyst for producing the alkylene carbonate of any one of claims 1 to 4.
KR1020200116928A 2020-09-11 2020-09-11 Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method for preparing alkylene carbonate using the catalyst KR102438038B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116928A KR102438038B1 (en) 2020-09-11 2020-09-11 Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method for preparing alkylene carbonate using the catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116928A KR102438038B1 (en) 2020-09-11 2020-09-11 Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method for preparing alkylene carbonate using the catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220034486A true KR20220034486A (en) 2022-03-18
KR102438038B1 KR102438038B1 (en) 2022-08-31

Family

ID=80936551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200116928A KR102438038B1 (en) 2020-09-11 2020-09-11 Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method for preparing alkylene carbonate using the catalyst

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102438038B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003064074A (en) * 2001-08-22 2003-03-05 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing alkylene carbonates and catalyst used therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003064074A (en) * 2001-08-22 2003-03-05 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing alkylene carbonates and catalyst used therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102438038B1 (en) 2022-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6861289B2 (en) A catalyst for producing alkylene carbonate, a method for producing the same, and a method and apparatus for producing alkylene carbonate using the catalyst.
WO2012065879A1 (en) Process for the preparation of 2-oxo-[1,3] dioxolane-4-carboxylic acid esters
US5003084A (en) Process for preparing alkylene carbonates
EP0581131B1 (en) A process for producing alkylene carbonates
KR102109420B1 (en) Catalyst including carbonyl group for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method and apparatus for preparing alkylene carbonate using the catalyst
KR101684044B1 (en) Methods for producing 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0] dec-5-ene by reaction of a disubstituted carbodiimide and dipropylene triamine
KR101839877B1 (en) New organocatalysts and method of manufacturing alkylene carbonates using the same
KR102438038B1 (en) Homogeneous catalyst for preparing alkylene carbonate, method for preparing the catalyst, method for preparing alkylene carbonate using the catalyst
US8969600B2 (en) Method for producing glycidol
KR100321115B1 (en) Process for the preparation of alkylenecarbonate
KR101742989B1 (en) Method for Preparing Alkylene Carbonates and Catalyst Composition for the Same
JPS5984834A (en) Preparation of ether group-containing compound
JP4155212B2 (en) Cyclic carbonate catalyst and process for producing the same, and process for producing cyclic carbonate using the catalyst
US9518035B2 (en) Method for preparing glycidol using glycerol and glycidol obtained thereby
KR100531132B1 (en) Method for the preparation of alkylene carbonate using imidazolium zinctetrahalide catalysts
KR100389459B1 (en) Production Method of Alkylene Carbonates
KR101232125B1 (en) Method and catalyst for preparing alkylene carbonates
KR100612957B1 (en) Method for the preparation of alkylene carbonate using the catalytic system comprising of metal halide and alicyclic ammonium halide
KR20010011161A (en) Process for the preparation of alkylenecarbonate
KR102364554B1 (en) Catalyst for preparation of ethylene carbonate and ethylene glycol, method for preparing the catalyst, method and apparatus for preparing ethylene glycol using thereof
EP1341607B1 (en) Novel antimony catalyst compositions
US6455459B1 (en) Antimony catalyst compositions
CN116768842A (en) Method for synthesizing cyclic carbonate
JP3800247B2 (en) Method for producing 6-membered ring carbonate
JP3363516B2 (en) Method for simultaneous production of dialkyl carbonate and glycol

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right