碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,DMC),是一种低毒、环保№性能优异、用途广的化工原料,它是一种重要的有机合成中间体,分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团,具有多※种反应性能,在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特︾点。由于〖碳酸二甲酯毒性较小,是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。
DMC的优良性质和特殊分子结构决定了DMC的用途,概括如下:
代替光气作羰基化剂
光气(Cl-CO-Cl)虽然反应活性较高,但是它⊙的剧毒和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①是DMC需求量〖的领域,据预测2005年80%以上的DMC将用于生产聚碳ω 酸酯;
代替硫⌒ 酸二甲酯作甲基化剂
由于与光气类似的原因,硫酸二甲酯(CH3O-SO-OCH3)也面临被淘汰的压力,而DMC的甲基碳受到亲核攻击时,其烷基-氧键断裂,同样生成甲基化产品,而且使用DMC比硫酸二甲酯反应收率更高、工艺更简单。主要用途包括合成有机中间体卐、医药产品、农药产品等;
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△温度和较快的蒸发速度,因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业〗。从表1可以看出,DMC不仅←毒性小,还具有闪点高、蒸汽压低和空气中爆炸下限高等特点,因此是集清洁性和安全性于一身的绿色溶剂。
DMC与其他溶剂的性能比较
表1 DMC与其他溶剂的性能比较[4~5]
性能 |
DMC |
丙酮 |
异丁醇 |
三氯乙烷 |
甲苯 |
分子量 |
90.08 |
58.08 |
60.09 |
133.41 |
92.1 |
熔点/℃ |
2-4 |
-94.2 |
-88.5 |
-32.6 |
-94.97 |
沸点/℃ |
90 |
56.1 |
82.3 |
74.1 |
110.6 |
闪点(闭口)/℃ |
17 |
-18 |
11.7 |
---- |
4.4 |
蒸汽压(20℃)/kPa |
5.60 |
24.66 |
4.27 |
13.33 |
2.93 |
爆炸极限(%) |
3.8~21.3 |
2.15~13 |
2.7~13.0 |
---- |
1.27~7.0 |
粘度/×10-3 Pa·s |
0.625 |
0.316 |
2.41 |
0.79 |
0.579 |
表面张力/×10-5 N·cm |
-1 28.5 |
---- |
20.8 |
25.6 |
27.92 |
蒸汽热/J·g |
-1 369.06 |
523.0 |
676.58 |
249.82 |
363.69 |
界电常数 |
2.6 |
1.01 |
18.6 |
7.12 |
2.2 |
相对蒸发速度 |
4.6 |
7.2 |
0.83 |
---- |
2.4 |
SP值 |
10.4 |
10.0 |
10.9 |
8.6 |
8.4 |
经口致死量LD50mg/kg |
112900 |
---- |
5800 |
---- |
7530 |
卫生容许浓度/mg·L |
1 |
---- |
0.40 |
0.20 |
200×10-6 |
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、低毒和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、一氧化碳和甲醛的排放总量,此外还克服了常用汽油添加剂々易溶于水、污染地下水源的缺点,因此DMC将成为替代MTBE的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认同。