[發(fā)明專利]一種聚合物作為氫鍵供體催化二氧化碳合成環(huán)碳酸酯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110723150.5
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113289683B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖龍強;郭博庚;盧振;趙玉來;陰翔宇;蔡靜宇;侯琳熙
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C07D317/36;C07D317/46;C07D317/48;C08G73/06
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

本發(fā)明提供一種聚合物作為氫鍵供體催化合成環(huán)碳酸酯的方法，該聚合物能高效催化環(huán)加成反應并具有便于分離提純的優(yōu)點，具體方法為一種聚合物作為氫鍵供體催化二氧化碳合成環(huán)碳酸酯的方法，使用一種聚合物作為氫鍵供體在一定壓力和溫度下，和助催化劑協(xié)同催化二氧化碳和環(huán)氧化物環(huán)加成反應；本發(fā)明中的聚合物擁有吡唑環(huán)，能夠向環(huán)氧化物提供氫鍵，活化環(huán)氧化物，加快反應速率；本發(fā)明中的聚合物為環(huán)狀，能夠避免像線性聚合物一樣緊密纏繞，使聚合物更好的分散在環(huán)氧化物中，增大有效基團的接觸；本發(fā)明中的聚合物合成方法簡便，結(jié)構(gòu)中的?C=N?和?NH?具有良好的吸引二氧化碳和鹵素離子能力；本發(fā)明中的聚合物不溶于甲醇或無水乙醇，便于在反應結(jié)束后從體系中分離提純出來。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成環(huán)碳酸酯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物作為氫鍵供體催化二氧化碳合成環(huán)碳酸酯的方法。

背景技術(shù)

在自然界中，二氧化碳是一種廉價、無毒、極其豐富且重要的C1資源。隨著社會工業(yè)化的不斷發(fā)展，使二氧化碳排放逐年增加，引起氣候變化等問題。為了緩解目前二氧化碳的濃度，科學家們把研究方向放在對二氧化碳的轉(zhuǎn)換上。將二氧化碳作為反應物轉(zhuǎn)化為具有高附加值材料是一種十分有效的緩解方法，如轉(zhuǎn)化為尿素、甲醇、甲酸、一氧化碳等化合物。其中，二氧化碳與環(huán)氧化物環(huán)加成反應轉(zhuǎn)化為環(huán)碳酸酯因其百分百的原子利用率和環(huán)碳酸酯的高附加值而受到廣泛關(guān)注。由于二氧化碳本身化學性質(zhì)并不活潑，為了使二氧化碳與環(huán)氧化物高效進行催化，科學家們開發(fā)出多種多樣的催化劑，如離子液體、金屬配合物、金屬-有機框架、負載型催化劑等。盡管許多類型的催化劑已經(jīng)被開發(fā)出來，但是反應條件溫和、環(huán)境友好且高效可回收的催化劑仍舊需要進一步探索。

目前催化劑的催化機理研究中，利用氫鍵供體與有機鹽助催化劑結(jié)合活化環(huán)氧化物是開發(fā)環(huán)碳酸酯合成催化體系的常用方法。氫鍵供體和環(huán)氧化物氧原子之間形成氫鍵，再通過助催化劑的親核進攻促進環(huán)氧化物活化開環(huán)。環(huán)氧化物的開環(huán)速率是決定整個環(huán)加成反應速率的關(guān)鍵步驟，因此該類催化機理能夠快速催化環(huán)加成反應。然而，大多數(shù)作為氫鍵供體的催化劑都存在分離提純困難的問題，重復利用催化劑難度大。

因此，發(fā)明一種既容易分離提純又能作為氫鍵供體活化環(huán)氧化物的催化劑是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是克服目前提供氫鍵的催化劑難以分離提純的難點，提供一種聚合物作為氫鍵供體催化合成環(huán)碳酸酯的方法，該聚合物能高效催化環(huán)加成反應并具有便于分離提純的優(yōu)點。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供的技術(shù)方案是：一種聚合物作為氫鍵供體催化二氧化碳合成環(huán)碳酸酯的方法，使用一種聚合物作為氫鍵供體在一定壓力和溫度下，和助催化劑協(xié)同催化二氧化碳和環(huán)氧化物環(huán)加成反應。

本發(fā)明所使用的聚合物，具體通式如下：

，其中，n為大于零的任意整數(shù)；R是直鏈烷烴或者醚鍵。

本發(fā)明所使用的氫鍵供體為聚合物中的吡唑環(huán)向環(huán)氧化物提供氫鍵。

本發(fā)明所使用的助催化劑為鹵化物，具體如四丁基溴化銨、四丁基碘化銨等。

本發(fā)明所使用的環(huán)氧化物為環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、氧化苯乙烯、縮水甘油基苯基醚、環(huán)氧環(huán)己烷、環(huán)氧環(huán)戊烷中的一種或幾種。

本發(fā)明中環(huán)加成反應壓力和溫度分別為0.1~2.0 MPa和40~100 ℃。

本發(fā)明中反應結(jié)束后分離提純出催化劑使用的溶劑為甲醇或無水乙醇。

本發(fā)明中所使用的聚合物是將一種分別以炔基和重氮基為端基的AB型化合物在50~150℃下反應2~10 h，反應結(jié)束后溶液凝固成固體，將反應體系冷卻至室溫，經(jīng)N,N'-二甲基甲酰胺/甲醇進行重沉淀和真空干燥得到聚合物。所使用的AB型化合物具體通式如下：

，其中，R為直鏈烷烴或者醚鍵。

本發(fā)明的突出特點是：