[發明專利]質子化烷基吡唑類離子液體及利用其催化合成環狀碳酸酯的方法

有效

• 申請號: 201710790465.5
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107501181B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 任鐵鋼;王騰飛;馬源;張景順;張敬來;王麗
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C07D231/12
• 分類號: C07D231/12;B01J31/02;C07D317/36;C07D317/38
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;楊海霞

本發明涉及一種質子化烷基吡唑類離子液體，其結構式如下所示：；其中n=1、2、3或4，X為Cl、Br、或I。本發明還公開了利用上述質子化烷基吡唑類離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法，其將質子化烷基吡唑類離子液體與環氧化合物按照1∶25~300的摩爾比加入高壓反應釜中，通入CO₂至壓力為1~3 MPa，然后在溫度100~150℃的條件下恒溫恒壓反應1~5小時，反應結束后經后處理得到環狀碳酸酯。本發明解決了現有方法中存在的CO₂活化困難、催化劑昂貴、使用有毒的有機溶劑、合成過程復雜和反應條件苛刻等問題，本發明具有合成工藝簡單、催化劑活性高、綠色環保、成本低、等優點。

技術領域

本發明屬于有機合成技術領域，具體涉及一種質子化烷基吡唑類離子液體、及利用其催化合成環狀碳酸酯的方法。

背景技術

如今，CO₂氣體的大量排放已對地球環境產生了巨大的影響，因此控制大氣中CO₂的含量，加快CO₂有效利用的研究，最終減輕其對氣候變化的影響是新世紀人類面臨的重大挑戰之一。所以在此形勢下，有效的捕捉、固定并轉化CO₂成為了當前有效利用CO₂的研究熱點。

CO₂作為一種廉價豐富的可再生資源，通過環加成反應與環氧化合物轉化合成環狀碳酸酯是最有前景的方法之一。而且該反應屬于“原子經濟”型反應，原子利用率達到100％。合成的環狀碳酸酯是一種重要的化工原料，在極性溶劑、電池的電解液、醫藥和精細化工中間體合成等方面都有著廣泛的應用。但由于CO₂具有一定的化學惰性，因此尋找到高效的催化劑是使該反應順利進行的關鍵。目前已經報道的用于催化CO₂和環氧化合物合成環狀碳酸酯的催化劑體系有金屬配合物、金屬氧化物、離子液體、金屬鹽等，但仍存在催化劑昂貴、合成過程復雜、催化活性不高、使用有毒的有機溶劑、反應條件苛刻等問題。因此，尋求環境友好型的催化活性高、反應條件溫和、高效廉價的催化體系對催化CO₂與環氧化合物合成環狀碳酸酯顯得尤為重要。

發明內容

本發明目的是為了解決現有合成碳酸酯的方法中存在的CO₂活化困難、催化劑活性不高、催化劑昂貴、合成過程復雜、使用有毒的有機溶劑、合成過程復雜和反應條件苛刻等技術問題，提供了一種質子化烷基吡唑類離子液體、及利用其催化合成環狀碳酸酯的方法。

一種質子化烷基吡唑類離子液體，其結構式如下所示：

其中n＝1、2、3或4，X為Cl、Br、或I。

利用上述質子化烷基吡唑類離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法，其將質子化烷基吡唑類離子液體與環氧化合物按照1∶25～300(優選1∶100)的摩爾比加入高壓反應釜中，通入CO₂至壓力為1～3MPa，然后在溫度100～150℃的條件下恒溫恒壓反應1～5小時，反應結束后經后處理(具體為：將高壓反應釜冷卻至室溫，釋放出多余的CO₂，產物經減壓蒸餾除去未反應的環氧化合物)得到環狀碳酸酯。

具體的，所述環氧化合物為式中R₁為H、CH₃、C₄H₉、

本發明的反應通式為：

其中-R為環氧化合物中的取代基，為H、CH₃、C₄H₉、

和現有技術相比，本發明的有益效果：