Dimethylcarbonat-Synthese

Dimethylcarbonat (DMC) ist ein Kohlensäuredimethylester.

Abbildung 1: Strukturformel von Dimethylcarbonat (DMC)

Verwendung von Dimethylcarbonat

DMC kann als Alternative für hochtoxische Methylierungsreagenzien und Carbonylierungsreagenzien wie Phosgen, Methyliodid oder Dimethylsulfat verwendet werden. Zusätzlich findet DMC Anwendung als Endprodukt in Kraftstoffgemischen. Durch den hohen Sauerstoffanteil (53 Prozent) bewirkt DMC eine Verbesserung der Klopffestigkeit von Kraftstoffen und eine Verminderung von NO_x-Emissionen und Partikelemissionen. Die gute biologische Abbaubarkeit qualifiziert DMC ebenfalls als potentiellen Ersatz für Methyl-tert-butylether (MTBE) als Kraftstoffadditiv. Des Weiteren kann DMC als Intermediat bei der Synthese von Polyurethanen oder Polycarbonaten eingesetzt werden.

Synthese von Dimethylcarbonat

Die industrielle Herstellung von DMC verlief bis in die 1980er Jahre über die zweistufige Phosgenierung (COCl₂) von Methanol (MeOH).

COCl₂ + CH₃OH → ClCOOCH₃ + HCl

ClCOOCH₃ + CH₃OH → (CH₃O)₂CO + HCl

Aufgrund der hohen Sicherheitsmaßnahmen beim großtechnischen Umgang mit Phosgen sowie des in großen Mengen anfallenden Abfallproduktes Salzsäure (HCl) hat dieses Verfahren heutzutage an Bedeutung verloren. Das Verfahren wurde durch umweltfreundlichere, katalytische Verfahren ersetzt.

Ein CuCl₂-katalysiertes Verfahren nutzt die Ausgangsstoffe Methanol, CO und O₂ für die oxidative Carbonylierung von Methanol. Das Verfahren wird sowohl in der Gasphase als auch in der Flüssigphase durchgeführt:

2CuCl + 2CH₃OH + ½ O₂ → 2Cu(OCH₃)Cl + H₂

2Cu(OCH₃)Cl + CO → (CH₃O)₂CO + 2CuCl

Ein weiteres Verfahren der UBE-Industries nutzt einen Pd-basierten Katalysator und CO sowie Methylnitrit als Ausgangsstoffe. Das durch Methylnitrit frei werdende NO wird durch Reaktion mit O₂ und Methanol wieder in Methylnitrit überführt und wieder in die Reaktion eingespeist:

2CH₃OH + 2NO + ½O₂ → 2 CH₃ONO + H₂O

2CH₃ONO + CO → (CH₃O)₂CO + 2NO

Gemeinsamer Nachteil der genannten Verfahren für die DMC-Synthese ist die Verwendung hochgiftiger Gase als Ausgangsstoffe. Im Hinblick auf die Realisierung einer Grünen Chemie ist daher besonders die Entwicklung technischer Verfahren für die Direktsynthese von Dimethylcarbonat aus Methanol und CO₂ Gegenstand aktueller Forschung:

2MeOH + CO₂ ↔ (CH₃O)₂CO + 2NO

Synonym(e):

Kohlensäuredimethylester

Englische Übersetzung(en):

dimethyl carbonate