钛螯合物催化酯交换法合成碳酸二苯酯的研究

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碳酸二苯酯是一种重要的碳酸酯,其用途广泛,受到众多研究学者的关注。本课题开发了一种Ti-EP钛螯合物催化剂,用于酯交换合成碳酸二苯酯的两步反应,显示出良好的催化活性和稳定性。在对反应热力学分析和筛选催化剂的基础上,分别优化了反应工艺条件,探讨了催化反应机理,研究了产品碳酸二苯酯的分离与提纯。  采用加压反应精馏的方法,研究苯酚与碳酸二甲酯合成甲基苯基碳酸酯的酯交换反应。催化剂的筛选实验结果表明,本实验室开发的Ti-EP钛螯合物具有优良的催化活性,较优的反应条件为:反应温度188~200℃,催化剂质量分数为0.29%,投料比n(DMC)∶n(Phenol)=10,搅拌转速200r/min,回流比6~15,反应时间9h,苯酚转化率达到86.4%,甲基苯基碳酸酯选择性99.4%,并且该催化剂具有重复使用5次的良好稳定性。  以红外光谱为主要分析手段,研究了Ti-EP钛螯合物催化苯酚与碳酸二甲酯酯交换反应的反应机理。结果表明,催化剂与碳酸二甲酯以生成配合物的形式活化羰基碳,苯酚作为亲核试剂进攻被活化的羰基碳,生成甲基苯基碳酸酯和副产物甲醇。  将酯化反应产物进行分离提纯得到甲基苯基碳酸酯,并对其歧化反应进行了研究,结果表明,在催化剂不变的情况下,较优的反应条件为:Ti-EP钛螯合物催化剂质量分数0.15%,反应温度210℃,压力45kPa,反应4h,甲基苯基碳酸酯转化率达到95.2%,碳酸二苯酯选择性达到99.2%,催化剂可以使用3次。  分别研究了重结晶和减压精馏两种分离歧化反应产物的方法,其中,减压精馏分离效果更优,一次精馏后得到碳酸二苯酯的纯度为99.7%,收率为73.7%,色度为50Hazen。经二次精馏后,产品碳酸二苯酯的色度降至10Hazen,达到了聚合级产品的要求。
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