低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115784890A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211697411.1(22)申请日2022.12.28(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人王华军马京京(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201专利代理师孙杨柳(51)Int.Cl.C07C68/00(2020.01)C07C69/96(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯应用(57)摘要本发明涉及低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯应用，属于新型催化剂技术领域。所述低共熔溶剂通过以下方法制备得到：将氢键受体和氢键供体混合后进行加热，生成的透明溶液即为所述低共熔溶剂。该催化剂用于甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯，在优化的反应条件下，甘油转化率可达89.18％，甘油碳酸酯的收率可达83.86％。与现有技术相比，本发明公开的催化剂具有催化活性高，制备简单，价格低廉，绿色环保，热稳定性好，不会腐蚀与损坏设备等优势。CN115784890ACN115784890A权利要求书1/1页1.低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述反应的温度为120℃‑150℃。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述反应的时间为1h‑7h。4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述尿素与甘油的物质的量之比为(0.5‑5):1。5.如权利要求1或4所述的应用，其特征在于，所述低共熔溶剂与甘油的质量比为(0.01‑0.09):1。6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述低共熔溶剂通过以下方法制备得到：将氢键受体和氢键供体混合后进行加热，生成的透明溶液即为所述低共熔溶剂。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述氢键受体和氢键供体的物质的量之比为1:(1‑5)。8.如权利要求6或7所述的应用，其特征在于，所述氢键受体为卤化锌；所述氢键供体为醇胺类化合物、酰胺类化合物或氯化胆碱。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述卤化锌为氯化锌、溴化锌或碘化锌，优选为氯化锌。10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述酰胺类化合物为甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺或丁酰胺，优选为乙酰胺；所述醇胺类化合物为乙醇胺。2CN115784890A说明书1/8页低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯应用技术领域[0001]本发明属于新型催化剂技术领域，具体地，涉及低共熔溶剂用于催化甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯应用。背景技术[0002]生物柴油以其来源广泛、燃烧热值高、污染物排放量少、可再生、高闪点、燃烧热值与传统化石能源相当等优点吸引了众多研究者的关注，成为广泛研究的清洁能源之一。据统计，2020年全球生物柴油产量在5000万吨左右。目前工业上合成生物柴油的主要方法是采用动、植物油脂或餐厨余废油与低碳醇(主要是甲醇)进行酯交换反应，主要成分是脂肪酸甲酯。反应过程中，每生产1吨生物柴油，将副产0.1吨甘油。生物柴油产业的快速发展势必会引起其副产物甘油的大量过剩。因此，将甘油转化为具有高附加值的衍生物产品不仅能有效维持甘油市场的平衡，更能促进生物柴油产业的持续发展。甘油可通过脱水、氯化、氧化、酯交换等不同的化学过程，生成丙二醇、丙烯醛、二氯丙醇、二羟基丙酮、甘油酸、甘油碳酸酯等衍生物。甘油碳酸酯是一种无毒、无色、易生物降解、闪点高、沸点高、水溶性的黏性液体，可用作极性溶剂、锂离子电池液、分离膜的成分、合成中间体、燃料添加剂等，用途十分广泛，市场前景广阔。[0003]以甘油为原料合成甘油碳酸酯的方法有多种，主要有光气法，氧化羰化反应法，酯交换法，二氧化碳反应法以及氨酯法等。氨酯法指的是甘油与尿素反应生成甘油碳酸酯。与其它方法相比较，甘油与尿素反应法具有以下优势：(1)反应物来源广泛价格低廉；(2)该反应过程中产生的氨气在一定条件下可与温室气体CO2反应，生成反应物尿素，因此该过程可视为一种间接利用CO2的路线，故而具有原子经济性高，环境友好等优点；(3)反应条件较温和，易于实现工业化推广(下面给出了该反应的方程式)。[0004][0005]目前，用于甘油与尿素反应的催化剂主要有均相催化剂和非均相催化剂。其中，均相催化剂主要包括一些锌的盐类(如氯化锌、溴化锌、碘化锌、硫酸锌等)及氧化锌等。Fujita等人探究了几种含锌固体催化剂(ZnO，SM(Zn)，HT(Zn/Al))对于甘油和尿素反应的机理探究(FujitaS.,YamanishiY.,AraiM.,Synthesisofglycerolcarbonatefromglycerola