[發明專利]一種金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法

無效

• 申請號: 201310711404.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103641812A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 肖林飛;吳偉;蘇丹;岳成濤
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C07D317/36
• 分類號: C07D317/36;C07D317/46
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種催化合成環狀碳酸酯的方法；具體涉及由二氧化碳和環氧化合物通過環加成反應合成環狀碳酸酯的方法。

背景技術

工業革命以來，由于能源結構及燃料使用效率的限制，導致空氣中CO₂含量的急速攀升，在《聯合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》確立的共同但有區別的責任的原則基礎上，達成的巴厘路線圖以及哥本哈根協議，使“節能減排”成為全球關注的重要話題。因此，控制大氣中二氧化碳的含量，減輕其對氣候變化的影響已成為21世紀人類面臨的科學挑戰之一。在此國際情勢下，于相對溫和的條件下實現CO₂的化學固定成為各國競相研發的熱點課題之一。

通過二氧化碳和環氧化合物合成五元環狀碳酸酯是目前CO₂資源化利用的有效途徑之一，反應過程如下：在該反應中二氧化碳作為一種碳氧資源被加以利用；而且該反應是“原子經濟”反應，原子利用率達到100%。反應得到的環狀碳酸酯是一種重要的工業原料，在極性溶劑、電池的電解液與藥物和精細化學品的合成中都有廣泛應用。由于二氧化碳的結構決定了其具有一定的化學惰性，因此該反應能否順利進行的關鍵就在于研發能夠活化二氧化碳的高效催化劑。目前，已報道的用于催化二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的催化劑有配合物，離子液體，金屬鹽等。盡管人們已經研發了多種催化劑體系,但仍存在催化劑活性不高、使用有毒的有機溶劑、合成過程復雜、反應條件苛刻等問題。因此，尋求環境友好的化工生產工藝和新型高效的催化劑，實現溫和條件下環狀碳酸酯的高效合成一直是工業界追求的目標之一。

發明內容

本發明的目的要解決現有通過二氧化碳和環氧化合物合成五元環狀碳酸酯的方法存在催化劑活性不高、使用有毒的有機溶劑、合成過程復雜和反應條件苛刻的問題，而提供一種金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法。

一種金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法，具體是按以下步驟完成的：

向高壓釜內加入Me-CeRimX(金屬功能化離子液體)，再加入環氧化合物，所述的Me-CeRimX與環氧化合物的摩爾比為(1～15):6000，密閉高壓釜，通入二氧化碳至高壓釜內的壓力為0.5MPa～5MPa，再從室溫升溫至70～200℃，并在壓力為0.5MPa～5MPa和溫度為70～200℃條件下油浴恒溫恒壓反應0.5h～5.0h，然后在冰水混合物中冷卻至室溫，釋放出二氧化碳，得到反應產物，利用旋轉蒸發儀對反應產物進行減壓蒸餾，即得到環狀碳酸酯；

所述的Me-CeRimX的化學式為或所述的中R為C_mH_2m+1，其中m=1，2，3，4……，n=1，2，3，4……，Me為Zn、Ba或Cu，X為Cl、Br或I，所述的中R為C_mH_2m+1，其中m=1，2，3，4……，n=1，2，3，4……，Me為Zn、Ba或Cu，X為Cl、Br或I；

所述的環氧化合物的化學式為或中R1為或R2為或

本發明優點：一、與現有方法比較，本發明反應條件溫和：催化過程中沒有使用任何有機溶劑，是一個環境友好的催化過程，本發明是在高壓釜內的壓力為0.5MPa～5MPa及80～200℃溫度下進行的。二、本發明方法的工藝簡單，催化劑的反應活性高，環狀碳酸酯的收率能達到90%以上，轉化頻率為612h^-1。三、本發明方法通過使用簡單的Me-CeRimX（金屬功能化離子液體）作為催化劑，減壓蒸餾的分離方法可將催化劑與產物分離，經分離后的催化劑可直接循環使用從而降低了催化合成及生產的成本。四、本發明目標產物環狀碳酸酯選擇性高達到98％，因此本發明金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法具有高效、經濟、環保等優點。

附圖說明

圖1是試驗一制備的環狀碳酸酯質譜圖；

圖2是試驗七制備的環狀碳酸酯質譜圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法，具體是按以下步驟完成的：