宋世晶 杜桂強(東營市海科新源化工有限責任公司，山東東營257000)

碳酸二甲酯合成及應用工作探究

宋世晶 杜桂強(東營市海科新源化工有限責任公司，山東東營257000)

碳酸二甲酯是常用的化工原料，在多個方面都有廣泛應用，本文通過酯交換法、光氣甲醇法、甲醇氧化羥基化法、尿素和甲醇醇解法等常用的合成方法分析，對碳酸二甲酯制備進行了研究，并對其常見應用進行了分析。

碳酸二甲酯；合成方法；應用情況

碳酸二甲酯屬于環(huán)境友好型化學品，基本無毒或微毒，常溫下為無色透明液體，可與大部分醇、醚、酯等有機溶劑互溶，在汽油、農藥等領域可作為添加劑等，應用領域廣泛，有必要對其制備合成方法和應用進行分析，加深對碳酸二甲酯的認識。

1 碳酸二甲酯的合成方法

1.1 酯交換法

該方式是利用環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷與二氧化碳反應，生成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯，隨后與甲醇進行酯交換得到碳酸二甲酯。該方法獲取率較高，反應條件基本無腐蝕、較為溫和，比較適宜工業(yè)化生產。但該方法屬于可逆反應，且趨向于環(huán)狀二醇酯，所以反應轉化率較低；同時，單位容積生產率較低，成本較高。當前，我國企業(yè)大多采用催化反應的精餾作用來完成該工藝，提升單程轉化率。該方法應用中使用的催化劑多為固體，均相反應多是利用氫氧化物、草酸鹽等可溶性堿金屬作為催化劑，非均相反應多采用硅酸鹽、分子篩等堿土金屬作為催化劑。在當前技術水平下，該方法多利用環(huán)氧丙烴借助催化劑生成中間產物，隨后將其與二氧化碳反應，這一過程篩選適用萃取劑和優(yōu)選催化劑，可提升轉化率。

1.2 光氣甲醇法

該方法是最早的合成方法，具體反應公示如下：

該方法也是工業(yè)化生產常用方法，但需要以光氣作為原料，該材料具有較強毒性，反應后生成的產物含有大量氯和氯化氫，合成工藝較為復雜、反應時間較長，對自然環(huán)境存在污染，所以對安全性和污染預防等方面要求較高。

1.3 甲醇氧化羥基化法

該方法其當前我國比較提倡的一種合成方法，還可進一步細分為液相法和氣相法。液相法應用較早，可以以氯化亞銅等作為催化劑，將空氣、氧氣、一氧化碳等氣體注入液態(tài)甲醇，生成Cu（OCH3）Cl，隨后進一步合成為碳酸二甲酯和CuCl。具體反應公式如下所示：

當前，液相法合成碳酸二甲酯技術應用也比較成熟，工藝安全，產出物毒性不大，所以無需進行特殊處理，反應使用設備也相對簡單，成本較低。但該技術應用設備腐蝕性較強，催化劑與生成物分離難度較大，反應中催化劑易出現失活，影響反應穩(wěn)定性。

氣相法包括甲醇間接氧化羥基化法和甲醇直接氧化羥基化法，前者催化劑為鈀，中間體可使用亞硝酸甲酯，具體反應公式如下所示：

該方法成本較低、流程簡潔，對設備腐蝕性不強，單位容器內產生的碳酸二甲酯數量是液相法3倍左右。反應副產物是水，可以排放，無需進行特殊處理，但使用的亞硝酸甲酯具有較強毒性，需要注意使用安全，生成的草酸二甲酯對管道存在堵塞風險。

1.4 尿素和甲醇醇解法

這是近年來興起的一種合成方法，以尿素和甲醇作為反應原材料，成本低、來源廣，可通過尿素醇解和催化精餾方式進行制備合成，減少碳酸二甲酯在反應器內的沉積和聚集，基本不產生副產物，所以碳酸二甲酯合成率較高。該方法具體可分為直接法和間接法，反應公式如下所示：

該方法制備生成物中沒有水，降低了甲醇、水和碳酸二甲酯共沸后生成共沸物，便于后期碳酸二甲酯提純。該反應過程屬均相反應，催化劑具備可選范圍廣泛、催化劑活性高、使用周期長的特點。在反應完成后，催化劑可以重復利用，生成的氨氣作為副產物，可以與尿素聯(lián)產循環(huán)，降低成本，環(huán)保性較強。

2 碳酸二甲酯的應用

碳酸二甲酯無毒微毒特點，使其成為清潔型有機化學試劑，可以取代氯甲烷、光氣、氯甲酸甲酯等毒性較大的物質或致癌物，同時，還可以應用到醫(yī)藥衛(wèi)生、合成材料、燃料等各個領域，生成精細化工產品，特別是含氧量高、相容性好的特點，使其可作為燃油添加劑或低毒型溶劑。

2.1 應用到農藥領域

我國農藥多采用甲基化試劑，屬于硫酸二甲酯和鹵代甲烷范疇，羥基化試劑屬于光氣，具有較強的毒性和致癌物，大量使用會污染環(huán)境。因此，通過將碳酸二甲酯作為原料進行磺草靈等農藥制備，可以使農藥具備較強的殺蟲效果和環(huán)境友好性。

2.2 應用到聚碳酸酯

聚碳酸酯屬于工程塑料范疇，可進一步生成汽車、包裝、照明、辦公用品和薄膜等多種產品，而聚碳酸酯綠色制備離不開碳酸二甲酯?？赏ㄟ^碳酸二甲酯與苯酚反應，再將生成的碳酸二苯酯與丙二酚進行熔融狀態(tài)下酯交換，對反應產物進行脫酚處理，得到聚碳酸酯。

2.3 應用到汽油中

當前國際油價低位運行，但汽油仍然是人們重要的生活物資，基于碳酸二甲酯在高辛烷值汽油中較強的抗水性、可溶性以及低蒸汽壓力和混合分配系數，將其在汽油中少量添加后，因其屬于氧化物，會增加汽車排氣中的氧濃度，減少汽油使用造成的污染。

2.4 作為溶劑使用

碳酸二甲酯具備較強相溶性，在高溫下蒸發(fā)速度較快，與溫水相互溶解度較高，便于進行水分分離和脫脂，比如在裝修油漆、醫(yī)藥衛(wèi)生產品中可作為溶媒介質或噴霧劑溶劑使用。同時，還可以合成有機化工原料、潤滑油、食品添加劑等物質，因其無毒微毒特性，在溶劑領域應用將日益廣泛。

3 結語

綜上所述，碳酸二甲酯是一種重要的化學原料，通過對其合成方法和應用領域進行分析，有利于加深對這一物質的認識，更好地發(fā)揮碳酸二甲酯的作用。

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