[發明專利]多活性中心離子液體、制備方法以及利用其催化合成環狀碳酸酯的方法

在審

• 申請號: 202010884028.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111909094A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 張敬來;任鐵鋼;王麗;王騰飛
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C07D233/64
• 分類號: C07D233/64;C07C277/00;C07C279/04;B01J31/02;C07D317/36
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 楊海霞

本發明涉及一種新型多活性中心離子液體，其結構式如下所示：，式中n=1，2或3。本發明還提供了利用該離子液體催化合成環狀碳酸酯的方法。本發明解決了現有利用CO₂和環氧化合物合成環狀碳酸酯的方法中存在的催化劑性能不高、反應條件苛刻、使用有機溶劑或助催化劑的問題，以新型多活性中心離子液體為催化劑，在0.1~0.5 MPa、30~80℃下催化環氧化合物和CO₂進行環加成反應生成環狀碳酸酯，最高產率可達98.5%。

技術領域

本發明屬于環境友好型催化技術領域，具體涉及一種新型多活性中心離子液體、制備方法以及利用該離子液體催化二氧化碳和環氧化合物反應合成環狀碳酸酯的應用。

背景技術

CO₂作為一種廉價豐富、無毒、可再生的C1資源，可代替CO或光氣合成許多有高附加價值的化工產品，例如尿素、甲醇和環狀碳酸酯等等，這從綠色可持續角度來說具有重大的意義。在眾多的CO₂轉化利用途徑中，CO₂與環氧化合物的環加成反應是一種最有效且被廣泛利用的方法，一方面是該環加成反應屬于原子經濟型反應，副產物可以忽略不計，另一方面生成的環狀碳酸酯應用廣泛，可用作極性非質子溶劑、燃料電池或鋰離子電池的電解質以及各種醫藥中間體。

由于環狀碳酸酯具有重要的經濟潛力和廣泛的應用前景，因此需要進一步提高催化劑的性能，以提高產率和降低成本。目前已報道出各種催化劑中，離子液體以其獨特的優勢在眾多催化劑中脫穎而出。近十年來，各種離子液體得到了長足的發展，功能化離子液體、雙陽離子型離子液體、雙功能化離子液體等，但一般的離子液體仍可能具有催化活性低、催化條件苛刻、重復使用性能低下等一個或多個缺點。因此，探索一類在溫和條件下具有很高的催化活性的高效離子液體是十分必要的。

發明內容

為了解決現有合成環狀碳酸酯方法中存在催化劑活性低、反應條件苛刻和使用有機溶劑等技術問題，本發明目的在于提供一種利用新型多活性中心離子液體，利用該離子液體催化合成環狀碳酸酯可在常溫常壓條件下進行，催化活性高，且不需要使用任何金屬助催化劑和有機溶劑。

本發明還提供了上述新型多活性中心離子液體的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種新型多活性中心離子液體，其結構式如下所示：

式中n＝1，2或3。

本發明提供了上述多活性中心離子液體的制備方法，其包括如下步驟：

1)咪唑和溴代酸乙酯反應生成酯基咪唑，具體為：咪唑和溴代酸乙酯在CH₂Cl₂、KOH、K₂CO₃和四丁基溴化銨存在條件下，回流反應6-10h，反應結束后經后處理即得；所述溴代酸乙酯為BrCH₂COOEt、BrCH₂CH₂COOEt或BrCH₂CH₂CH₂COOEt；

2)酯基咪唑與CH₂Br₂在90-100℃條件下反應0.5～5h，反應結束后得到固體狀的雙酯基咪唑二溴鹽，再經氫溴酸水解、除水后得到雙羧基咪唑二溴酸；

3)雙羧基咪唑二溴酸與1,1,3,3-四甲基胍在溶劑存在條件下室溫攪拌反應6～18h，反應結束后經旋蒸、洗滌、干燥即得。

上述多活性中心離子液體的合成路線如下所示：