碳酸二乙酯的制备和作用

简介

碳酸二乙酯（DEC）是重要的碳酸酯系物质，无色透明、低毒易燃液体，具有一般酯的通性。DEC分子中含有乙基、乙氧基、羰基和羰乙氧基，化学活性强，是常用的碳酰化、烷基化和羰酰化试剂。DEC 是吸湿性强的非质子环保型溶剂，用作硝化纤维素、纤维素醚和各类树脂等[1]。

合成

图1 碳酸二乙酯的合成路线[2]。

使用低催化剂浓度的环状碳酸亚乙酯（eC）和乙醇（EtOH）制备碳酸二乙酯（DEC）。在温度控制的多管高压釜中进行反应。通过机械摇动高压釜来隔离搅拌。在高压釜中进行热处理之前，在密封瓶中混合乙醇钠（NaOEt）催化剂、乙醇和碳酸乙烯酯（eC）。将催化剂作为乙醇溶液（由250mg NaOEt和100g EtOH制成）加入。将小瓶冷却至4°C。通过气相色谱法分析小瓶中反应混合物的样品，以获得产物碳酸二乙酯。合成路线如图1所示。

图2 碳酸二乙酯的合成路线[2]。

向高压釜中加入乙醇、N-供体配体和氯化亚铜。用CO清洗高压釜三次。在室温下，用CO和O2（P CO/P O2=2:1）将高压釜加压至2.4 MPa，当温度达到363 K时。打开磁力搅拌器。将反应温度保持在393 K。在反应过程中，定期泵送CO和O2混合物以保持压力恒定（2.4 MPa）。将反应器冷却至室温。使反应器减压。收集液体产品。在大气压下蒸馏液体产品。使用FID检测器在气相色谱仪（Agilent GC112A）上对馏分进行产品分析得到碳酸二乙酯。合成路线如图2所示。

应用

DEC分子中含氧量高，黏度较低，化学稳定性良好，能提高燃料的燃烧性能，显著改善电解液的倍率性能和低温性能。DEC 能够聚合成聚碳酸酯类高附加值化学品，广泛应用于高性能树脂、医药、农药、合成材料、染料、涂装、润滑油添加剂、食品添加剂、燃油工业、电子化学品等领域。

作为溶剂、中间体和添加剂，DEC 在医药、食品、农药、电子、涂料等行业被广泛应用，DEC低毒性，可取代稳定性差、毒性较大、成本较高的添加剂。作为单酯或混合酯，DEC 在酯交换剂、电池电解液和其他功能材料方面的研究和应用成为热点。电解质溶剂市场应用空间巨大，国内生产的溶剂尚不能满足电池电解质溶剂的质量要求，仍依赖进口。应用 DEC 已陆续制备出新型药物产品和功能性防火涂料和抗震材料，取得了很好的应用效果[1].

参考文献

[1] 周新军.碳酸二乙酯的应用研究进展[J].辽宁化工,2022,51(08):1086-1090.DOI:10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2022.08.017.

[2] Xiong, Hui; Mo, Wanling; Hu, Jianglin; Bai, Rongxian; Li, Guangxing. CuCl/phen/NMI in homogeneous carbonylation for synthesis of diethyl carbonate: Highly active catalyst and corrosion inhibitor. Industrial & Engineering Chemistry Research (2009), 48(24), 10845-10849 | Language: English, Database: CAplus.