[發(fā)明專利]羧基功能化吡唑類離子液體、合成方法及用其催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法

有效

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• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109382140B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任鐵鋼;張景順;張敬來;王麗;黎桂輝
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07D317/36
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;楊海霞

本發(fā)明涉及一種一種羧基功能化吡唑類離子液體，其特征在于，結(jié)構(gòu)式如下所示：，其中，n=1、2、3或4，R₁=CH₃或CH₂CH₃。本發(fā)明還公開了利用該離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法：以環(huán)氧化合物和CO₂為原料，使用此類吡唑離子液體為催化劑，在1.0―3.5 MPa、60―120℃條件下反應(yīng)1―24 h即得。本發(fā)明具有合成工藝簡單、催化劑活性高、催化條件溫和、綠色環(huán)保、不使用其他溶劑和助催化劑、催化劑不含金屬等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離子液體合成及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羧基功能化吡唑類離子液體、合成方法及用其催化合成碳酸丙烯酯的方法。

背景技術(shù)

化石燃料的枯竭和環(huán)境的急劇惡化是全世界面臨的兩個至關(guān)重要的問題。CO₂是溫室效應(yīng)的主要氣體，其主要來源是化石燃料的燃燒。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和進步，化石燃料的過度使用，使溫室效應(yīng)產(chǎn)生的不良影響日益擴大。如何有效地控制大氣中CO₂的含量，減輕其對溫室效應(yīng)的影響以及改善地球環(huán)境已成為新世紀人類亟待解決的重大環(huán)境問題之一。在此形勢下，有效地捕捉和固定CO₂成為當前CO₂利用研究的熱點。

CO₂是一種豐富、清潔、無毒、可循環(huán)利用的碳資源，并且可以作為C1構(gòu)件代替有毒和有害的光氣和一氧化碳應(yīng)用于有機中間體與材料的合成中。作為一種綠色廉價且儲量豐富的可再生資源，通過與環(huán)氧化合物的環(huán)加成反應(yīng)轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯是目前捕捉和固定CO₂最有前景的方法之一。環(huán)狀碳酸酯是一種重要的化工原料，在非質(zhì)子極性溶劑、二次電池的電解液、防凍用的阻沫劑、增塑劑、醫(yī)藥和精細化工中間體合成等方面都有著廣泛的應(yīng)用。由于環(huán)狀碳酸酯在工業(yè)的廣泛應(yīng)用，需求量非常大，所以環(huán)氧化合物和CO₂為原料合成五元環(huán)的環(huán)狀碳酸酯成為當前固定CO₂的主要方法。但是由于CO₂的化學(xué)惰性，因此研發(fā)能夠活化CO₂的高效催化劑是該反應(yīng)能夠順利進行的關(guān)鍵。盡管目前已有多種催化劑用于催化CO₂和環(huán)氧化合物合成環(huán)狀碳酸酯，如金屬配合物、金屬氧化物、離子液體、金屬鹽等，但仍存在催化劑昂貴、使用有毒的有機溶劑、反應(yīng)條件苛刻、合成過程復(fù)雜、產(chǎn)物分離困難，粘度大，不易回收等一系列問題。因此，以簡單易操作的方法，尋求環(huán)境友好的催化活性高、反應(yīng)條件溫和、高效廉價的催化體系，對于催化CO₂與環(huán)氧化合物的環(huán)加成反應(yīng)以合成環(huán)狀碳酸酯顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有合成環(huán)狀碳酸酯的方法中使用有毒的有機溶劑、催化劑昂貴、合成過程復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻等技術(shù)問題，提供了一種羧基功能化吡唑類離子液體、合成方法以及用其催化合成碳酸丙烯酯的方法。

一種羧基功能化吡唑類離子液體，其結(jié)構(gòu)式如下所示：

，其中，n=1、2、3或4，R₁=CH₃或CH₂CH₃；即所述羧基功能化吡唑類離子液體為1-羧甲基-2-甲基吡唑溴鹽、1-羧乙基-2-甲基吡唑溴鹽、1-羧丙基-2-甲基吡唑溴鹽、1-羧丁基-2-甲基吡唑溴鹽、1-羧甲基-2-乙基吡唑溴鹽、1-羧乙基-2-乙基吡唑溴鹽、1-羧丙基-2-乙基吡唑溴鹽或1-羧丁基-2-乙基吡唑溴鹽。

上述羧基功能化吡唑類離子液體的合成方法，其具體為：將取代吡唑與溴代烷基酸混合后，于70―90℃攪拌反應(yīng)8―72 h，反應(yīng)結(jié)束后靜置冷卻、析出固體，固體經(jīng)洗滌、干燥即得。

上述羧基功能化吡唑類離子液體的合成方法中，所述取代吡唑為1-甲基吡唑或1-乙基吡唑等；所述溴代烷基酸為2-溴乙酸、3-溴丙酸、4-溴丁酸或5-溴戊酸等。