[發(fā)明專利]一種基于丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴離子液體催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110895627.8
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113578380B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勇;郭立穎;徐仕睿;王海玥;丁繼宇;布凡聰;鄭榮榮;李小梅;王立巖;馬智慧
• 申請（專利權(quán)）人: 撫順東科新能源科技有限公司;沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07D317/38;C07D233/60
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 王聰耀;宋鐵軍

本發(fā)明提供了一種丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴離子液體催化劑的制備方法，應(yīng)用于碳酸乙烯酯的合成過程中催化反應(yīng)。本發(fā)明催化劑的特征在于將咪唑基團通過化學(xué)鍵鍵合到柱芳烴大環(huán)上，形成含有十個丙基咪唑官能團的陽離子及鹵素陰離子的柱[5]芳烴(BMP5)離子液體固體催化劑。與傳統(tǒng)的固載化離子液體催化劑相比，本發(fā)明通過化學(xué)鍵合法實現(xiàn)相態(tài)轉(zhuǎn)變，解決了重復(fù)使用過程中的活性組分流失問題，避免了脫載現(xiàn)象。此外，本發(fā)明提供的催化劑具有以空腔大環(huán)分子為載體的特點，不僅增加了活性位點數(shù)量，而且還起到了協(xié)同催化作用，顯著提高了催化劑的活性與選擇性。本發(fā)明應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，催化劑易分離、使用壽命長，能顯著提升經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本項發(fā)明涉及離子液體催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于碳酸乙烯酯羰基化反應(yīng)的柱[5]芳烴離子液體(P₅IL)催化劑的合成過程，及一種超分子大環(huán)化合物催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

碳酸乙烯酯是一種良好的高沸點、高極性的有機溶劑，作為優(yōu)良的有機化工產(chǎn)品，其在金屬萃取、氣體分離、有機合成、電池電解液等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。將二氧化碳與環(huán)氧乙烷通過環(huán)加成法合成碳酸乙烯酯，可將二氧化碳通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，符合綠色化學(xué)的要求，有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，也是極少數(shù)以二氧化碳為原料實現(xiàn)工業(yè)化的路線之一。該路線采用的傳統(tǒng)催化劑有季胺鹽、金屬鹵化物、過渡金屬配合物、離子液體等。離子液體是近年來興起的“綠色溶劑”，因其特有的優(yōu)異性質(zhì)使其在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中，離子液體所具有的“非”揮發(fā)性以及對二氧化碳獨特的溶解能力，使之在催化轉(zhuǎn)化二氧化碳合成碳酸丙烯酯的反應(yīng)中具有顯著的應(yīng)用價值。

工業(yè)生產(chǎn)碳酸乙烯酯是以季銨鹽為催化劑的間歇釜式或者管式反應(yīng)，催化劑不能重復(fù)使用，且其產(chǎn)物的分離提純耗能耗時。離子液體以其優(yōu)異的催化性能廣泛應(yīng)用于二氧化碳的環(huán)加成反應(yīng)，但離子液體自身的相態(tài)也限制了二氧化碳的連續(xù)轉(zhuǎn)化，這引起廣大的科研工作者對其多相化技術(shù)的研究。因此越來越多的載體得以開發(fā)用來固載離子液體，但采用傳統(tǒng)的分子篩、硅膠等載體固載離子液體催化劑，在催化過程中都存在著活性組分流失及脫載現(xiàn)象，影響了固載化離子液體催化劑連續(xù)反應(yīng)的發(fā)展。

近年來，伴隨著超分子化學(xué)的快速發(fā)展，尤其是柱芳烴得到研究者的廣泛青睞。由于高度對稱的剛性結(jié)構(gòu)和易于修飾的活性位點，通過對其進行修飾可以制備以超分子為主體的大環(huán)催化劑。例如，2012年，Ogoshi.T首次合成了超分子大環(huán)為主體的新型離子液體，為后續(xù)超分子大環(huán)離子液體催化劑的發(fā)展提供了方向。2018年Daiane G.Liz等通過合成咪唑官能化的柱五芳烴，為功能化離子液體和大分子離子液體催化劑的制備奠定了研究基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提出一種基于丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴離子液體催化劑及其制備方法，其目的在于合成一種新的超分子大環(huán)催化劑用于碳酸乙烯酯的合成；超分子大環(huán)載體，可提供多個催化活性位點，有效解決傳統(tǒng)催化劑催化效率不高、活性組分易流失、循環(huán)使用出現(xiàn)的脫載等問題。

技術(shù)方案：

一種基于丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴離子液體催化劑，該催化劑結(jié)構(gòu)部分包括丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴陽離子、鹵素陰離子。

該催化劑結(jié)構(gòu)中的柱芳烴為烷氧基柱芳烴。

該催化劑結(jié)構(gòu)式如下：

一種基于丙基咪唑官能團化的柱[5]芳烴離子液體催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、稱取化合物A，用二氯甲烷溶解得到溶液；

步驟2、在氮氣保護下，向步驟1的溶液中添加多聚甲醛，加入磁子進行磁力攪拌，轉(zhuǎn)速為50～350r/min，在室溫下磁力攪拌30～90min；

步驟3、再添加三氟化硼乙醚，升溫至20～70℃磁力攪拌0.5～6h，反應(yīng)結(jié)束收集濾液；