Page 161 - 《精细化工》2023年第12期
P. 161

第 12 期                      杨建国,等:  氨基甲酸酯型有机催化剂的制备及应用                                   ·2703·


            使用时即开始大幅度降低,到第 5 次时 X 低至                           带水循环使用后,其催化活性呈波动式下降,但下
            7.34%、仅为初次使用时的 12.5%。而 TEPA-EC 的                   降速度较乙醇钠慢;并且平行对比时,TEPA-EC 在
            循环使用稳定性明显优于乙醇钠,在 8 次循环使用                           同样循环次数时的催化活性也明显高于乙醇钠,表
            过程中 X、S 分别在各自平均值 62.35%、86.03%附                    现出了一定的耐水性。当将 TEPA-EC 用量提高到
            近小范围波动,说明 TEPA-EC 催化剂的重复使用稳                        3%时,其耐水性表现得更为突出,在带水循环中,
            定性优良。这里还可以看到,在用量均为 3%、同样                           X、S 分别在各自平均值 57.33%、87.91%附近小范
            的酯交换反应条件下,初次使用时 TEPA-EC 的 X、                       围波动,表现出了几乎和无水重复使用时(图 13)
            S 分别为 59.89%和 82.33%,而乙醇钠的 X、S 则分                  一致的稳定性,说明 TEPA-EC 催化剂的耐水性远优
            别为 58.71%、85.14%;说明 TEPA-EC 的总体催化                  于乙醇钠。
            效率与工业化应用的乙醇钠催化剂相近。
                                                               3   结论

                                                                  (1)TEPA-EC 中含有仲胺基甲酸羟乙基酯和叔
                                                               胺基甲酸羟乙基酯基团,其中叔胺基甲酸羟乙酯基
                                                               团对 EtOH 与 DMC 的酯交换反应具有催化作用;
                                                                  (2)TEPA 与 EC 按照 n(EC)∶n(TEPA)=5∶1,
                                                               在 140  ℃反应 2 h 所合成的 TEPA-EC 具有较高的催
                                                               化活性,其催化效率与工业化应用的乙醇钠催化剂
                                                               相近;
                                                                  (3)DMC 与 EtOH 物质的量比为 2∶1、在 78  ℃

                                                               下反应 7 h、TEPA-EC 用量为原料总质量 1%,该酯
             图 13   用量 3%的 TEPA-EC 与乙醇钠的重复使用稳定性                交换反应的 X、S 可分别达到 59.50%、83.77%;占
             Fig.13    Repeatability of 3% TEPA-EC and sodium ethanol
                                                               原料总质量 3%的 TEPA-EC 在 8 次重复使用和 14
                 用量 1%、3%的 TEPA-EC 和用量 3%的乙醇钠                  次带水循环使用过程中,X 与 S 分别在 62.35%、
            的耐水性测试结果如图 14 所示。                                  86.03%和 57.33%、87.91%附近波动;
                                                                  (4)TEPA-EC 的重复使用稳定性、耐水性及与
                                                               反应体系的相容性均优于乙醇钠,其制备方法简便、
                                                               原料廉价易得,在酯交换合成 EMC 领域具有较为广
                                                               阔的应用前景。

                                                               参考文献:
                                                               [1]   WANG P X, LIU  S M, MA X  Y,  et al. Binary Mg-Fe  oxide as a
                                                                   highly active and magnetically separable catalyst for the synthesis of
                                                                   ethyl methyl carbonate[J]. RSC Advances, 2015, 5(33): 25849- 25856.
                                                               [2]   WANG H F, WANG Y Y, LIU W R, et al. Amorphous magnesium
                                                                   substituted mesoporous aluminophosphate: An acid-base sites
                                                                   synergistic catalysis for transesterification of diethyl carbonate and

                  图 14   乙醇钠和 TEPA-EC 催化剂的耐水性                      dimethyl carbonate in  fixed-bed reactor[J]. Microporous and
            Fig. 14    Water resistance test for sodium  ethoxide and   Mesoporous Materials, 2020, 292: 109757.
                     TEPA-EC                                   [3]   SHI L (石磊), YU Y (于悦), WANG  J Y  (王吉宇), et  al. Recent
                                                                   advances of studies in ethyl  methyl carbonate synthesis  via
                                                                   transesterification  process[J]. Journal of Fuel Chemistry and
                 从图 14 可知,乙醇钠带水循环时催化活性下降                           Technology (燃料化学学报), 2019, 47(12): 1504-1521.
                                                               [4]   DESIDERY L, CHAEMCHEUN S, YUSUBOV M, et al. Dimethyl
            速度非常快,经历 2 次带水循环,X 即从初次无水                              carbonate transesterification with EtOH over MOFs: Basicity and
            使用时的 58.71%下降为 22.56%;S 从 85.14%上升                     synergic effect of basic and acid active sites[J]. Catalysis
            为 98.11%;再增加循环次数,X 继续下降,S 则维                           Communications, 2018, 104: 82-85.
                                                               [5]   LV J H, CAI H H, GUO Y, et al. Selective synthesis of ethyl methyl
            持在 100.00%(这与 TEPA-EC 等催化剂的  X 升高                      carbonate  via catalytic reactive distillation over heterogeneous
            必引起 S 降低、或低 X 必然伴随有高 S 的规律一致);                         MgO/HZSM-5[J]. Chemistryselect, 2019, 4(24): 7366-7370.
                                                               [6]   ZIELINSKA-NADOLSKA I, WARMUZINSKI K, WARMUZINSKI
            乙醇钠经历 14 次带水循环后,X 降至 5.25%,催化                          K. Zeolite  and other  heterogeneous  catalysts for the transesterification
            活性几乎丧失殆尽。与用量 3%的乙醇钠相比,用量 1%                            reaction of dimethyl carbonate with  ethanol[J]. Catalysis Today,
                                                                   2006, 114: 226-230.
            的 TEPA-EC 在初次无水使用时的 X 略高(59.50%);                  [7]   MEI F M, CHEN E X, LI G X. Lanthanum nitrate as an efficient and
   156   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166