[發明專利]一種固載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: 201310711506.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103641813A
• 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;B01J31/04
• 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

在過去的一個世紀，全球氣候的變化已經非常顯著，特別是近三十年，氣候變暖引起了全世界最廣泛的關注。隨著全球經濟發展步伐的加快，人類生產活動對能源的需求直線上升，開發可再生的新型能源技術同時防止大氣中的CO₂含量的進一步增大迫在眉睫。另一方面，二氧化碳也是一種可再生的C1資源，具備儲量豐富、經濟廉價和無毒環保的優點，可用來合成尿素、甲醇、碳酸酯、水楊酸等化學品。因此無論從資源利用還是從環境保護的角度考慮，有關二氧化碳的化學固定和轉化的研究都具有重要意義，受到了學術界和產業界的廣泛關注。

利用CO₂與環氧化物合成環狀碳酸酯是CO₂資源化利用的重要方式之一，反應過程如下：100%的原子經濟性完美的詮釋了綠色化學的可持續發展理念；產物環狀碳酸酯是高價值的精細化學品。產物環狀碳酸酯是高價值的精細化學品，自20世紀50年代以來，其商業化應用被人們廣泛認知：非質子極性溶劑、二次鋰電池的電解質、制藥和精細化學工業的中間體化學品，同時也用作油和涂料的組成成分、聚碳酸酯和聚氨酯的合成原料。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,但仍存在催化劑合成過程復雜、活性不高、反應條件苛刻、本身有毒、使用有毒的有機溶劑等問題。因此，尋求環境友好的化工生產工藝和新型高效的能夠應用于連續化生產的催化劑，實現二氧化碳資源利用高效合成環狀碳酸酯是工業界一直追求的目標之一。

發明內容

本發明的目的是要解決現有利用CO₂與環氧化物合成環狀碳酸酯的方法存在催化劑合成過程復雜、催化劑活性不高、二氧化碳活化困難、使用有毒的有機溶劑和反應條件苛刻的問題，而提供一種固載金屬官能化離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法。

一種固載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：

向高壓釜內加入固載型金屬官能化離子液體，再加入環氧化合物，所述的固載型金屬官能化離子液體與環氧化合物的摩爾比為(1～6):8000，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80～150℃，并在壓力為0.5MPa～5MPa和溫度為80～150℃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，再過濾分離固載型金屬官能化離子液體，得到環狀碳酸酯；

所述的固載型金屬官能化離子液體的結構式為其中R為C_nH_2n+1，n=1、2、3、4……；Me為Zn、Ba，Mg或Cu；X₁為Cl、Br或I；X₂為Cl、Br或I。

所述的環氧化合物的化學式為中R₁為R₂為

本發明優點：一、與現有方法比較，本發明反應條件溫和，催化劑易回收，催化過程中沒有使用任何有機溶劑，且反應過程可以連續化操作等優點。二、本發明方法的工藝簡單，催化劑的反應活性高，通過簡單的過濾分離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生產成本。三、本發明的催化劑體系可以應用于固定床反應裝置中連續操作，催化活性穩定；目標產物環狀碳酸酯選擇性高達到98％以上，其最高收率達到97.5%，具有非常好的工業應用前景。

附圖說明

圖1是試驗一制備的環狀碳酸酯質譜圖；

圖2是試驗九制備的環狀碳酸酯質譜圖；

圖3是試驗十制備的環狀碳酸酯質譜圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種固載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：