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碳酸二甲酯的合成

一.产品介绍
碳酸二甲酯(Dimethylcarbonate,简称为DMC)就是无毒无公害的主要化工
原料与产品之一,化学式CH3OCOOCH3,分子量为90、08,常温下为透明液体,略带香
味。难溶于水,但能与醇、酮、酯等任意比混溶。DMC毒性很小,对金属基本上无
腐蚀性。DMC具有酯的通性,可与水发生水解反应;可与含活泼氢基团的醇、酚、
胺、酯等化合物反应;与二元醇或二元酚反应生成聚碳酸酯。DMC分子中含有羰
基、甲基、甲氧基等基团,具有良好的反应性能,可代替剧毒的光气、硫酸二甲酯、
氯甲烷等作为羰基化剂、甲基化剂与甲氧基化剂,成为开发一系列洁净化工工艺
的新基块。一种新型的绿色有机合成中间体,被称为“21世纪有机合成领域的新
基块”。
二.主要用途
DMC就是一种重要的有机合成中间体,其结构中含有甲基、甲氧基、羰基、甲
氧基羰基,因而具有良好的反应活性,能与酚、醇、胺、肼、酯类化合物发生反应,
生成许多重要的化工产品。DMC可代替有毒的硫酸二甲酯作甲基化剂,制备苯甲醚
(苯甲醚就是重要的农药、医药中间体),还可用作油脂工业抗氧化剂、食用香料
等,以及生产主要用于照相印刷中作显影液的四甲基醇胺(TMAH)。可代替有剧毒
的光气作羰基化剂,合成如聚碳酸酯等工程材料,也可用于制造磁带、磁盘等光电
子产品。另外,由于DVD等高档视听产品的普及,光盘需求量大幅提高,对以DMC为
原料生产的聚碳酸酯的需求将不断增大,因而用在此方面的DMC用量会大幅上升。
DMC还可用于生产烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)。ADC就是一种性能优异的热固性树
脂,可替代玻璃用于眼镜片与光电材料等新的领域,代替各种有毒溶剂(苯、甲苯)
作涂料、油漆的溶剂,也可代替甲基叔丁基醚作汽油添加剂。DMC的分子量含氧高
达53％,且辛烷值高,可用作汽油添加剂,以增加汽油含氧量,提高燃烧效率,降低
毒性尾气排放,这些方面都要优于MTBE。DMC还就是与环境友好的“绿色化合物”,
随着世界各国对环境污染的日益重视,利用DMC的特性及将其作为合成中间体开
发绿色化工产品,有着巨大的吸引力与市场潜力。
1.代替光气作羰基化剂
光气(Cl-CO-Cl)虽然反应活性较高,但就是它的剧毒与高腐蚀性副产物使其
面临巨大的环保压力,因此将会逐渐被淘汰;而DMC(CH3O-CO-OCH3)具有类似的亲

碳酸二甲酯的合成

核反应中心,当DMC的羰基受到亲核攻击时,酰基-氧键断裂,形成羰基化合物,副
产物为甲醇,因此DMC可以代替光气成为一种安全的反应试剂合成碳酸衍生物,如
氨基甲酸酯类农药、聚碳酸酯、异氢酸酯等,其中聚碳酸酯将就是DMC需求量最大
的领域,据预测2005年80%以上的DMC将用于生产聚碳酸酯。
2、代替硫酸二甲酯作甲基化剂
由于与光气类似的原因,DMS(CH3O-SO-OCH3)也面临被淘汰的压力,而DMC的
甲基碳受到氢核攻击时,其烷基-氧键断裂,同样生成甲基化产品,而且使用DMC比
DMS反应收率更高、工艺更简单。主要用途包括合成有机中间体、医药产品、农
药产品等。
3、低毒溶剂
DMC具有优良的溶解性能,其熔、沸点范围窄,表面张力大,粘度低,介质界电
常数小,同时具有较高的蒸发温度与较快的蒸发速度,因此可以作为低毒溶剂用
于涂料工业与医药行业。从表1可以瞧出,DMC不仅毒性小,还具有闪点高、蒸汽压
低与空气中爆炸下限高等特点,因此就是集清洁性与安全性于一身的绿色溶剂。
4、汽油添加剂
DMC具有高氧含量(分子中氧含量高达53%)、优良的提高辛烷值作用
((R+M)/2=105)、无相分离、低毒与快速生物降解性等性质,使汽油达到同等氧含
量时使用的DMC的量比甲基叔丁基醚(MTBE)少4、5倍,从而降低了汽车尾气中碳氢
化合物、一氧化碳与甲醛的排放总量,此外还克服了常用汽油添加剂易溶于水、
污染地下水源的缺点,因此DMC将成为替代MTBE的最有潜力的汽油添加剂之一。在
2002年美国化学会会议上,我国天津大学的无污染、低成本生产汽油添加剂DMC
的技术成为本次会议最受瞩目的三大发明之一,这说明了DMC作为汽油添加剂的
优势已经被广泛认同。
三.目前的生产方法或原理比较
DMC最初的生产方法为光气法,于1918年即已开发成功,但就是光气的毒性
与腐蚀性限制了这一方法的应用,特别就是随着环保受到全世界的重视程度的日
益提高,光气法已经被淘汰。自20世纪80年代开始,对于DMC生产工艺的研究开始
受到普遍的关注,据MichaelA、Pacheco与ChristopherL、Marshall的统计,有
关DMC生产工艺的专利自1980－1996年就超过了200项。

碳酸二甲酯的合成

20世纪80年代初,意大利的EniChem公司实现了