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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
ジメチルカーボネート | |
| その他の名前
DMC
メチルカーボネート、ジ | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.009.527 |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ3Ｈ6Ｏ3 | |
| モル質量 | 90.078 グラムモル−1 |
| 外観 | 無色の液体 |
| 密度 | 1.069-1.073 g/mL |
| 融点 | 2～4℃（36～39℉、275～277K） |
| 沸点 | 90 °C (194 °F; 363 K) |
| 13.9g/100mL | |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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可燃性 |
| 引火点 | 17 °C (63 °F; 290 K) |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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ジメチルカーボネート（DMC）は、化学式OC(OCH 3 ) 2の有機化合物です。無色の可燃性液体です。炭酸エステルに分類されます。この化合物は、メチル化剤やリチウムイオン電池の共溶媒として使用されています。[1]注目すべきことに、ジメチルカーボネートは弱いメチル化剤であり、発がん性物質とはみなされていません。[2]むしろ、ジメチルカーボネートは環境に優しい試薬であると考えられており、[3] [4]米国のほとんどの揮発性有機化合物（VOC） に課せられた規制の対象外となっています。 [5]
生産
1997年の世界生産量は1日あたり1000バレルと推定された。[6]ジメチルカーボネートの生産は世界的にアジア、中東、ヨーロッパに限られている。
ジメチルカーボネートは伝統的にホスゲンとメタノールの反応によって製造されます。 中間体として クロロギ酸メチルが生成されます。
- COCl 2 + CH 3 OH → CH 3 OCOCl + HCl
- CH 3 OCOCl + CH 3 OH → CH 3 OCO 2 CH 3 + HCl
この合成経路は、酸化的カルボニル化に大きく置き換えられました。このプロセスでは、一酸化炭素と酸化剤がCO 2+と同等の物質を提供します。[7] [8]
- CO + 1/2 O 2 + 2 CH 3 OH → (CH 3 O) 2 CO + H 2 O
また、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートとメタノールのエステル交換反応によって工業的に製造することもでき、それぞれエチレングリコールまたはプロピレングリコールも生成する。このルートはメタノール-DMC共沸混合物によって複雑になり、共沸蒸留または他の技術が必要となる。 [9]
反応と潜在的な応用
メチル化剤
ジメチルカーボネートは、アニリン、カルボン酸、フェノールをメチル化しますが、通常はゆっくりです。[10] [11] [12]これらの反応ではオートクレーブの使用が必要になる場合があります。
ジメチルカーボネートは、ヨードメタンやジメチル硫酸などの他のメチル化試薬に比べて毒性が低いという主な利点があります。さらに、生分解性もあります。[7]残念ながら、これらの従来の試薬と比較すると、メチル化剤は比較的弱いです。
溶媒
米国では、ジメチルカーボネートは、 2009年に米国環境保護庁によって揮発性有機化合物（VOC）の定義から除外されました。 [13] VOC免除に分類されているため、ジメチルカーボネートは、メチルエチルケトン（MEK）やパラクロロベンゾトリフルオリド、さらにはtert-ブチルアセテート の代替品として人気と用途が拡大し、その後、これも免除されました。[14] ジメチルカーボネートはエステルまたはアルコールに似た臭いがあり、これが代替となるほとんどの炭化水素溶剤よりもユーザーに好まれています。ジメチルカーボネートの蒸発率は3.22（酢酸ブチル = 1.0）で、MEK（3.8）やエチルアセテート（4.1）よりもわずかに遅く、トルエン（2.0）やイソプロパノール（1.7）よりも速いです。ジメチルカーボネートの溶解性プロファイルは一般的なグリコールエーテルに似ており、ジメチルカーボネートは、おそらくゴムベースの樹脂を除いて、ほとんどの一般的なコーティング樹脂を溶かすことができます。ヒルデブランド溶解度パラメータは20.3 MPaで、ハンセン溶解度パラメータは、分散度= 15.5、極性= 3.9、H結合= 9.7です。[15] ジメチルカーボネートは、13％まで水に部分的に溶解しますが、適切に緩衝化されていない限り、水ベースのシステムでは時間の経過とともにメタノールとCO 2に加水分解されます。ジメチルカーボネートは水と同じ温度で凍結することができ、それ自体またはジメチルカーボネートベースのコーティングの特性を損なうことなく解凍できます。
ポリカーボネート合成中間体
ジメチルカーボネートの大きな用途は、フェノールとのエステル交換によるジフェニルカーボネートの製造です。ジフェニルカーボネートは、溶融重縮合プロセスにおけるビスフェノールAポリカーボネートの合成に広く使用されている原料であり、 [16]得られた生成物は、プロセスを逆にしてポリカーボネートをフェノールとエステル交換してジフェニルカーボネートとビスフェノールAを生成することでリサイクル可能です。[17]
代替燃料添加剤
この化合物を燃料の酸素添加物として使用することにも関心が集まっている。[6]
リチウムイオン電池とリチウム金属電池
エチレンカーボネートと同様に、ジメチルカーボネートは負極電位で電子絶縁性のLi +伝導膜を形成します。しかし、乾燥したDMC溶液中の膜は、湿った溶液中の膜ほど負極を不動態化する効果がありません。[18]このため、ジメチルカーボネートは共溶媒なしでリチウム電池に使用されることはほとんどありません。[19]
安全性
DMCは引火点が17℃（63℉）の可燃性液体であり、消費者向けおよび屋内用途での使用が制限されています。可燃性の観点から見ると、 DMCはアセトン、酢酸メチル、メチルエチルケトンよりも安全です。国立持続可能交通センターは、吸入による暴露を8時間の労働日で100 ppm未満に制限することを推奨しており、これは多くの一般的な工業用溶剤（トルエン、メチルエチルケトン）の基準と同等です。[20]屋内でDMCを使用する場合、または濃度がRELを超えるその他の状況では、作業者は保護用有機蒸気呼吸器を着用する必要があります。DMCは体内でメタノールと二酸化炭素 に代謝されるため、誤って摂取した場合はメタノール中毒と同じ方法で治療する必要があります。[要出典]
参照
参考文献
- ^ Köntje, M.; Memm, M.; Axmann, P.; Wohlfahrt-Mehrens, M. (2014 年 12 月). 「置換遷移金属リン酸化オリビン LiMM′PO4 (M = Mn、M′ = Fe、Co、Mg): LiMnPO4 の最適化ルート」. Progress in Solid State Chemistry . 42 (4): 106–117. doi :10.1016/j.progsolidstchem.2014.04.005.
- ^ https://www.fsc.go.jp/fsciis/attachedFile/download?retrievalId=kya20180111146&fileId=202 [全文引用が必要]
- ^ Kreutzberger, Charles B. (2001). 「クロロホルム酸塩と炭酸塩」.カーク・オスマー化学技術百科事典. ニューヨーク: John Wiley. doi :10.1002/0471238961.0301180204011312.a01.pub2. ISBN 9780471238966。
- ^ Seo, Dongseok (2021年6月16日). 「28日間の反復吸入暴露後のジメチルカーボネートの毒性評価」.環境分析、健康および毒性学. 36 (2): e2021012-0. doi :10.5620/eaht.2021012. PMC 8421751. PMID 34130377 .
- ^ 「最新情報：米国EPAが揮発性有機化合物を免除」アメリカコーティング協会。2018年1月30日。2021年2月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年3月20日閲覧。
- ^ ab Pacheco, Michael A.; Marshall, Christopher L. (1997). 「ジメチルカーボネート（DMC）製造のレビューと燃料添加剤としての特性」。Energy & Fuels . 11 : 2–29. doi :10.1021/ef9600974.
- ^ ab Pietro Tundo & Maurizio Selva (2002). 「ジメチルカーボネートの化学」Acc. Chem. Res. 35 (9): 706–16. doi :10.1021/ar010076f. PMID 12234200.
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- ^ Aurbach, D.; Markovsky, B.; Shechter, A.; Ein‐Eli, Y.; Cohen, H. (1996 年 12 月)。「エチレンカーボネート‐ジメチルカーボネート混合物に基づく電解質溶液中の合成グラファイトおよび Li 電極の比較研究」。Journal of the Electrochemical Society。143 ( 12): 3809–3820。Bibcode :1996JElS..143.3809A。doi :10.1149/1.1837300。
- ^ Durbin, Thomas D.; Karavalakis, Georgios; Johnson, Kent C.; Cocker, David; Yang, Jiacheng; Jiang, Yu; Kumar, Sachin (2017 年 6 月)。輸送部門の代替燃料としてのジメチルカーボネートの実現可能性の評価。