[发明专利]一种酯交换法制备碳酸甲乙酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备化工原料的方法，特别是涉及一种酯交换法制备碳酸甲乙酯的方法。

背景技术

碳酸甲乙酯（Methyl Ethyl Carbonate，简称MEC），分子式：C₄H₈O₃，无色透明液体，密度1.01 g/mL，熔点-55℃，沸点107℃，可燃，能以任意比例与有机溶剂如醇、酮、酯混合，是一种优良的溶剂，碳酸甲乙酯由于其分子结构中同时具有甲基和乙基，所以其兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的特性，可以作为某些特殊的有机合成试剂，同时它也是特种香料的溶剂。

由于碳酸甲乙酯的粘度小，介电常数大，对锂盐的溶解性强，因此其是一种优良的锂离子电池电解质溶剂，能够提高电池的能量密度和放电容量，更能够提高电池的安全性能以及使用寿命。

查阅文献可知，目前碳酸甲乙酯主要有以下几种合成方法：

（一）光气法

光气法是以光气与甲醇/乙醇为原料合成碳酸甲乙酯的过程，反应方程式如下：

COCl₂ + CH₃OH→CH₃OCOCl..........................................................................(1)

CH₃OCOCl + C₂H₅OH→CH₃OCOOC₂H₅.........................................................(2)

COCl₂ +C₂H₅OH→C₂H₅OCOCl.........................................................................(3)

C₂H₅OCOCl + CH₃OH→CH₃OCOOC₂H₅.........................................................(4)

该法合成碳酸甲乙酯反应副产物较多（主要副产物是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯），操作困难，同时反应过程中产生强腐蚀性的氯化氢，要求设备具有耐腐蚀性，增加了设备投资。光气具有剧毒性，对操作人员的身体健康造成巨大危险，并且该法碳酸甲乙酯产率较低，因此已被逐渐淘汰。

（二）氧化羰化法

氧化羰化法是以一氧化碳、氧气、甲醇和乙醇为原料，在一定温度和压力并且在催化剂存在条件下，合成碳酸甲乙酯，反应方程式如下：

CH₃OH + C₂H₅OH + CO + O₂→CH₃OCOOC₂H₅ + H₂O..................................(5)

该法主要缺点是反应副产物较多（主要副产物有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、水），后续分离提纯困难，增加了生产成本。

（三）酯交换法

1、氯甲酸甲酯和乙醇酯交换法

Edmund P·Woo和Ichiro Minami等报道了以氯甲酸甲酯和乙醇为原料，通过酯交换法合成碳酸甲乙酯，反应方程式如下：

C₂H₅OH + CH₃OCOCl→CH₃OCOOC₂H₅ + HCl.......................................................(6)

该反应催化剂为碱（如吡啶、有机胺），能够得到较纯的碳酸甲乙酯，但缺点是使用了毒性较高的氯甲酸甲酯，同时反应产生腐蚀性的氯化氢气体，对设备要求较高。

2、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换法