碳酸二甲酯作甲基化试剂的研究

1、碳酸二甲酯作甲基化试剂的研究 【摘要】绿色化学概念出现之后，人们对低毒、无污染原料的使用呼声日渐升高，人们更多地重视在化学中使用对空气及人体无危害的化学制品。甲基化在化学及工业生产中是一种应用很广泛的反应。一般情况下人们都把碘甲烷、一卤代甲烷或格氏试剂等当作甲基化试剂使用。通常使用的甲基化试剂都是由剧毒物质构成的，因此，所有经过甲基化后的物质的生产过程及使用都应特别注意。稍有不慎就会造成人员中毒甚至更严重的情况发生，在这种情况下，寻找替代物就变得尤为迫切和重要。对此本文介绍了低毒且无污染的碳酸二甲酯的基本特点，并对其进行了研究。 【关键词】碳酸二甲酯 甲基化 试剂 碳酸二甲酯是工业中的重要原料

2、，它可以与多种化学物质进行反应，并生成新的物质，如甲胺基甲酸萘酯等。它的毒性小，因此能够作为汽油添加剂、油漆涂料、清洁剂等使用，又由于它对空气无污染，所以它是一种绿色原料。如今化肥、化工企业一直承受着政府部门施加的法律法规压力。因此，相关企业应提高生产水平，但同时也须注意对环境的影响。碳酸二甲酯就是这些企业生产过程中的不二之选。 1 碳原子甲基化 1.1 芳基乙腈和芳基乙酸甲酯的甲基化 化学家曾经对碳酸二甲酯和芳基乙腈的甲基化反应深入的研究实验，并且在实验的最后得出了结论。该实验的反应条件为气-液相转移催化，表面铺有聚乙二醇的碳酸钾作为了此实验的催化剂，而且，在实验的过程中保持没有任何其它物质

3、对反应结果产生影响。碳酸二甲酯与苯乙腈在一定的条件下发生反应后，苯乙腈的转化率大约为97.6%，然而二甲基化产物的生成量只有约不到百分之一。该反应的化学方程式为PhCH。实验也证明了芳基乙腈在高压釜内同样能和碳酸二甲酯发生反应，而且当碱金属碳酸盐以催化剂的作用出现在反应中时，单甲基化产物的产量能够占到79.9%以及超过该比例。 1.2 芳氧基乙腈和芳氧基乙酸甲酯的甲基化 当碳酸钾、芳氧基乙腈以及芳氧基乙酸甲酯同时放置于高压釜中并达到反应条件时，亚甲基可被碳酸二甲酯单甲基化，在此反应过程中碳酸钾充当催化剂的角色。 2 氮原子甲基化 2.1 芳胺中氮原子的甲基化 N-甲基芳胺以及N，N-二甲基芳胺

4、在人们的日常生产生活中都起到很重要的作用，而且应用广泛，如农药等。一般情况下上述两种物质都由芳胺和甲醇气相烷在一定条件下发生反应而制成的，但在反应中往往会生成很多副产物，因此应寻找提高上述两种物质的生成率的有效方法。之后的实验研究表明，将碳酸二甲酯当作甲基化剂进行反应能够很大程度的强化N-甲基化的选择性。 2.2 杂环化合物中氮原子的甲基化 国外的部分专家对含氮杂环中氮原子的甲基化进行了深入细致的实验分析，在所有的实验中都加入了碳酸钾。通常情况下，咪唑类的化合物的甲基化生成率能够达到84.9%到94.8%之间，但是当杂环化合物中含有可以吸附电子的基团时，咪唑类的化合物的甲基化生成率就会降低。

5、2.3 酰胺与脂肪胺中氮原子的甲基化 丙酰胺在CTAB存在的情况下能够与苯甲酰胺发生甲基化反应，最终生成新物质。在该反应中，脂肪胺中的氮原子可以被碳酸二甲酯甲基化。专家专门进行了对比实验研究，研究结果显示脂肪胺在NaY作催化剂的情况下，可以快速的被碳酸二甲酯甲基化，而且含氮的产物生成比例大约介于69.8%到89.9%之间。应需特别注意的是，要间断性的排出反应中产生的二氧化碳，否则生成物中副产物的比例就会增大。 3 氧原子甲基化 苯甲醚在日常生活中也被人们称为简香醚，它在油脂工业中的应用范围最广，工业中通常作为抗氧化剂在生产中发挥其作用。除此之外，它也在染料工业及其他生产过程中扮演者原料的角色。

6、过去人们提取苯甲醚都是把硫酸二甲酯或者CHCl作为甲基化试剂再进行反应的。然而这样的提取方式造成了社会环境的污染，而且难以进行治理。因此，将碳酸二甲酯取代硫酸二甲酯，用作酚羟基甲基化学试剂越来越受到人们的重视，社会各界人士都纷纷投来期待的目光。外国著名专家连同其伙伴将各种碱金属碳酸盐充当催化剂都一一与碳酸二甲酯进行了反应。最终的研究表明，碳酸铯的效果最佳，碳酸钾居第二位。叔胺以及含氮杂环化合物等都是催化效果十分明显的物质，尤其是对高位阻的酚类来说，催化作用是十分显著的，因此，在工业中应利用好这一点来进行生产，以此来节约生产成本，提高利润率等。 通常情况下碳酸二甲酯在当作酚羟基甲基化试剂时，绝大

7、部分时候都只能在高压设备中发生，高压设备往往造价很高，而且实验要求也很高，不易达到。因此，若想采用较低要求的设备，就必须提高催化剂的催化作用，这样一来就算不采用很高要求的设备也能进行化学反应。专家深入研究了在设备中进行的固体与液体相转移体系。最终的研究结果发现，所有的碱以及相转移催化剂中，碳酸钾的催化效果是当中最佳的。除此之外，当严格控制反应条件，而且反应条件达到最佳时，苯酚与对甲苯酚的甲基化生产率能够达到98.8%。 4 硫原子甲基化 过去的时代里，人们在合成对称硫醚时，一般都是将硫醇和卤代烃的烷基进行化学反应来提取，但采用这种反应并不能满足对硫醚的巨大需求。因此，最近几年人们越来越多的将碳

8、酸二甲酯应用到了合成硫醚的生产当中。比如K2CO3-8-6相转移催化剂体系中硫醇和碳酸二甲酯进行反应后也能生成硫甲醚。这一反应在现今的工业生产中应用范围也是比较广泛的。 5 总结 碳酸二甲酯的构造形态特殊，对空气无污染，而且还能替代CHCl以及DMS等多种对人体有害的甲基化试剂进行化学反应，因此被人们称为“新基石”。现今，不管是在国内还是国外，社会各界人士都将碳酸二甲酯作为重要的研究对象，以期更深入的了解碳酸二甲酯，从而扩大其的应用范围，充分发挥它在工业生产及生活中的作用。截止今天，碳酸二甲酯在反应中扮演的角色所绝大多数是催化剂，我们有充分的理由相信，随着人们科学技术的不断发展以及坚持对催化剂进行研究，碳酸二甲酯的提取方法将会越来越简单，而且碳酸二甲酯在未来里的应用领域将会大大的扩展。 参考文献 1 赵丽娟，韩相恩，钱露露.甲基化试剂碳酸二甲酯的应用研究2011（12）：44 2 陈玉放，李建，陈亚席，陈文宁，侯成敏，钟达添.碳酸二甲酯对淀粉的甲基化反应J.精细化工.2010（06）：18 3 李波，宋淑群，汪志国.碳酸二甲酯发展现状及前景J.精细石油化工进展.2011（06）：49 4 侯成敏，陈玉放，马艳芳，陈文宁，李伟.无机盐活化的淀粉与碳酸二甲酯的甲基化反应J.精细化工.2010（12）：58