[发明专利]离子液体在丙二醇醚合成中的应用及丙二醇醚合成方法

说明书

本发明涉及化工催化技术领域，提供离子液体在丙二醇醚合成中的应用及丙二醇醚合成方法。离子液体为甲基碳酸根离子液体，其作为催化剂催化合成丙二醇醚。丙二醇醚合成方法包括如下步骤：将环氧丙烷和醇送入反应器中与催化剂接触，密闭环境下加热至50℃～200℃，获得所述丙二醇醚，其中，所述催化剂为甲基碳酸根离子液体。本发明丙二醇醚合成方法为绿色合成工艺，无特殊生产设备要求，过程简单易控制，利于工业化生产和应用。

技术领域

本发明属于化工催化领域，具体涉及离子液体在丙二醇醚合成中的应用及丙二醇醚合成方法。

背景技术

丙二醇醚是环氧化合物的重要工业衍生物之一，主要由环氧丙烷和醇类反应制得，由于丙二醇醚具有两个强溶解功能的基团：醇醚和羟基，使得它具有十分强的溶解性能，被称之为万能溶剂，广泛应用于涂料、油墨、油漆、印刷等。然而，由于环氧丙烷的位阻效应，使得环氧丙烷在酸和碱的条件下开环的位置不同，再与醇类发生加成反应，碱生成1-甲氧基-2-丙醇，以及酸生成2-甲氧基-1-丙醇。

目前，酸催化中，生成物的选择性并不高，I与II的比例主要依靠于酸强度。同时由于I产物的毒性要高于II，使得人们对于碱催化合成丙二醇醚有了越来越多的关注。而在碱催化中，产物主要为1-甲氧基-2-丙醇。根据传统碱催化机理该反应是通过碱与醇进行作用去质子化产生烷氧根离子，之后烷氧根离子促使环氧丙烷的开环进行加成。均相碱催化剂主要为NaOH，NaOR(NaOCH3)，NR₃有机胺或NH₃，但这些催化剂都存在着腐蚀设备，难以回收利用等缺点。

离子液体一般指的是熔点在100℃以下的有机盐类，他是由阴阳离子所组成，同时通过改变阴阳离子可以使得离子液体有着十分独特的物理化学性质，这就使得人们对于离子液体越来越关注。目前离子液体已经广泛的应用在电化学，催化，萃取等领域。在催化领域中，离子液体作为催化剂往往被人认为可以改变反应的路径。而Han等人合成了四甲基胍类离子液体对环氧丙烷和醇类反应具有较高的活性和选择性，但是价格较贵，限制大规模工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供离子液体在丙二醇醚合成中的应用及丙二醇醚的合成方法。

本发明提供一种离子液体在丙二醇醚合成中的应用，所述离子液体为甲基碳酸根离子液体，其作为催化剂催化合成丙二醇醚。

本发明还提供了一种丙二醇醚合成方法，所述方法包括如下步骤：

将环氧丙烷和醇送入反应器中与催化剂接触，密闭环境下加热至50℃～200℃，获得所述丙二醇醚，其中，所述催化剂为甲基碳酸根离子液体。

本发明提供一种离子液体在丙二醇醚合成中的应用，所述离子液体为甲基碳酸离子液体。甲基碳酸根阴离子类的离子液体已经在2007年被Marcin等人合成，在酸的条件下甲基碳酸根离子液体会反应生成相应的酸根，避免了在卤化离子液体作为中间体通过进行置换阴离子反应得到相应的阴离子，是一种更加绿色的途径。丙二醇醚的碱催化机理已经被人们所熟知，即环氧丙烷开环随后加成，引起环氧丙烷的开环往往是碱性基团RO-，碱性基团的产生往往是在催化剂的作用下醇分子脱氢所产生的，例如：KOH、三乙胺等。本发明提供的甲基碳酸根离子液体中RO-的产生并不是由醇分子而来，不同于传统机理RO-是由碱性基团与醇分子进行作用而产生。离子液体本身在醇分子的作用下，自身脱除一个烷氧根离子。由于甲基碳酸根离子液体的阴离子与酯交换的过渡态相似，所以离子液体在醇溶液的条件下会与醇进行酯交换，脱下一个烷氧根的基团，烷氧根基团在对环氧丙烷进行一个开环加成，如图1所示。本发明基于RO-从离子液体阴离子中产生的途径，催化醇与环氧丙烷反应生成目标产物丙二醇醚。所述甲基碳酸根离子液体可以催化环氧丙烷与各种醇进行反应。进一步，该催化剂制备工艺简单，生产成本低，适合于工业化生产。

附图说明