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Chemical Fixation of Carbon Dioxide : Synthesis of Cyclic Carbonate, Dimethyl Carbonate, Cyclic Urea and Cyclic Urethane

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Please use this identifier to cite or link to this item:http://hdl.handle.net/2115/70731

Title: Chemical Fixation of Carbon Dioxide : Synthesis of Cyclic Carbonate, Dimethyl Carbonate, Cyclic Urea and Cyclic Urethane
Other Titles: 二酸化炭素の化学的固定化 : 二酸化炭素からのカーボネート,環状ウレアおよび環状ウレタン化合物の合成
Authors: Fujita, Shin-ichiro1 Browse this author →KAKEN DB
Arai, Masahiko2 Browse this author →KAKEN DB
Authors(alt): 藤田, 進一郎1
荒井, 正彦2
Keywords: carbon dioxide
chemical fixation
heterocyclic compound
cycloaddition
carbonate
transesterification
Issue Date: 2005
Publisher: Japan Petroleum Institute
Journal Title: Journal of the Japan Petroleum Institute
Volume: 48
Issue: 2
Start Page: 67
End Page: 75
Publisher DOI: 10.1627/jpi.48.67
Abstract: Chemical fixation of carbon dioxide (CO2) may be very important in the future as a solution for the problem of increased atmospheric CO2 levels. Recent developments for chemical fixation of CO2 to cyclic carbonate, dimethyl carbonate (DMC), cyclic urea and cyclic urethane are reviewed. Synthesis of cyclic carbonate via CO2 addition to epoxide has been already applied on the industrial scale, but catalyst development continues. Direct oxidative carboxylation of olefin is preferable for the synthesis of cyclic carbonate, but requires the development of catalysis for the epoxidation step in the presence of CO2. Direct synthesis of DMC is not in practical use at present because of the reaction equilibrium and chemical inertness of CO2. The preferred alternative is transesterification of ethylene carbonate and methanol for converting CO2 to DMC indirectly. Moreover, combination of this reaction with CO2 addition to epoxide or reaction of ethylene glycol and urea to sythesize DMC is promising. Application of these ideas depends on the development and optimization of catalysis and reaction conditions. Synthesis of cyclic urea and urethane without catalyst should use either CO2 or urea depending on the structures of diamine and amino alcohol.
近年,二酸化炭素(CO2)を有用物質に変換し炭素資源として利用することが注目されている。本稿ではCO2から環状カーボネート,炭酸ジメチル(DMC),環状ウレアおよび環状ウレタンを合成する反応について述べている。CO2とエポキシドからの環状カーボネート合成は既に工業的に行われているが,より高性能な触媒の開発が依然として続けられており,ルイス酸-ルイス塩基二元系触媒が高い活性を示すことが明らかにされている。オレフィンの酸化的カルボキシル化による環状カーボネート合成は原料が安くプロセスを簡略化できるという利点があるが,現時点ではまだ触媒の探査が必要な段階である。CO2とメタノールからのDMC直接合成の実用化は現状では困難である。効率よく水を反応系内から除去する手段とより高性能な触媒の開発が望まれる。CO2から工業的に製造されているエチレンカーボネートとメタノールのエステル交換が間接的にCO2をDMCに変換する反応として有望である。また,これとオレフィンのエポキシ化あるいは尿素とエチレングリコールの反応を組み合わせた合成プロセスも直接DMC合成の代替としての候補に挙げられる。環状ウレアおよび環状ウレタン合成を無触媒で高収率に行うことが可能であるが,基質によってはCO2の代わりに尿素を用いるべきである。
Type: article
URI: http://hdl.handle.net/2115/70731
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Submitter: 藤田 進一郎

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