[發明專利]鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體及其制備和在催化二氧化碳與環氧化物環加成反應中的應用

有效

• 申請號: 202110465382.5
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113181962B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 熊玉兵;劉玉霞;王時婷;戴志鋒
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J31/06;C07D317/34
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明提供了一種鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體及其制備和在催化二氧化碳與環氧化物環加成反應中的應用。本發明以聚4?乙烯基芐氯作為高分子骨架，先與5,10,15,20?四(4?吡啶基)卟啉季銨化交聯，然后再和三苯基膦季鏻化、CoCl₂·6H₂O配位，得到具有鈷和季鏻鹽雙活性中心的鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體，并作為催化劑用于催化二氧化碳與環氧化物的環加成反應，該催化劑綜合了金屬卟啉和離子液體在CO₂與環氧化物催化反應中的表現。由于雙官能團活性中心以及路易斯酸金屬中心與親核鹵素離子之間協同作用，無需溶劑和助催化劑，在常壓下和較低溫度下表現出高效的催化活性及高選擇性。

技術領域

本發明涉及一種鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體及其制備和在催化二氧化碳與環氧化物環加成反應中的應用，屬于催化材料制備及應用領域。

背景技術

隨著氣候變暖、溫室效應的加劇，二氧化碳的捕獲和有效化學固定受到了廣泛關注。眾所周知，二氧化碳是地球上分布最廣、儲量最豐富的碳資源，它不僅無毒無害、來源廣泛、價格低廉，而且是一種可持續的碳源，因此，將二氧化碳轉化為具有高附加值的化學品是最有效的資源利用方式之一。CO₂能與多種有機化合物反應生成高附加值化學品，如聚碳酸酯、羧酸、酯類、環狀碳酸酯、甲酰胺、甲胺、氨基甲酸酯、惡唑烷酮類衍生物等。其中，由二氧化碳和環氧化物合成環狀碳酸酯是原子經濟反應，所生成的環狀碳酸酯可用作鋰電池電解液以及氨基甲酸酯、聚酯、聚碳酸酯等化學品的原料。在二氧化碳和環氧化物環加成反應中，由于二氧化碳穩定性高、不易活化，因此其轉化活化能較高，往往需要添加催化劑。目前有很多均相催化劑如離子液體、有機催化劑、金屬絡合物、堿金屬鹽、過渡金屬配合物等已被證明具有良好的催化效果，但考慮到分離和回收的可行性，非均相催化劑如有機多孔催化劑、金屬有機骨架、共價有機骨架、載體無機物等受到越來越多的關注。

金屬卟啉配合物是一類催化環氧烷與CO₂環加成反應的高效催化劑。這類催化劑有平面幾何結構，有利于端基環氧烷的配位，因此各種金屬中心的卟啉催化劑得以開發。近年來，人們致力于開發各種功能化改性的金屬卟啉配合物作為環氧烷與CO₂環加成反應的催化劑。從機理上來說，金屬卟啉類催化劑作為CO₂環加成反應的催化劑是因為其提供了金屬中心作為Lewis酸活性中心，與環氧化物配位從而活化環氧底物。那么從這種雙組分催化劑的功能出發，如果能把Lewis酸中心和Lewis堿中心結合到一個分子上，就可以達到單組分催化劑實現雙功能的目的。

基于此，本發明設計一種以聚4-乙烯基芐氯作為高分子骨架，先與5, 10, 15,20-四(4-吡啶基)卟啉季銨化交聯，然后再和三苯基膦季鏻化、CoCl₂配位得到鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體催化劑。該催化劑綜合了金屬卟啉和離子液體在CO₂與環氧化物催化反應中的表現，提供了多活性中心協同活化環氧化物，能夠在常壓下和較低溫度下表現出高效的催化活性及高選擇性，通過簡單過濾就可以回收再利用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體及其制備方法；

本發明的另一個目的是提供鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體在催化二氧化碳與環氧化物環加成反應中的應用

一、鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體及其制備

本發明鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體，其結構式如下：

其中，a=50~320，b=4~150；X為Cl、Br或I。

本發明一種鈷卟啉交聯聚季鏻鹽離子液體的制備方法，包括以下步驟：