[發(fā)明專利]一種季膦復(fù)合離子液體催化尿素醇解合成環(huán)狀碳酸酯的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310560490.X | 申請日： | 2023-05-18 |
| 公開（公告）號： | CN116535383A | 公開（公告）日： | 2023-08-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 董麗;王潔;陳嵩嵩;黃杰林;胡啟魯;張軍平;張香平;張鎖江 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院過程工程研究所 |
| 主分類號： | C07D317/38 | 分類號： | C07D317/38;C07D317/36;B01J31/02;B01J31/26 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司 11332 | 代理人： | 王艷齋 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 復(fù)合 離子 液體 催化 尿素 合成 環(huán)狀 碳酸 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種離子液體與金屬鹽復(fù)配催化尿素醇解合成環(huán)狀碳酸酯的方法，所述催化劑是季膦類離子液體與金屬鹽組成的復(fù)合催化劑，催化尿素與二元醇合成環(huán)狀碳酸酯。本發(fā)明提供的復(fù)合催化劑制備簡單，成本低，環(huán)境友好，性能穩(wěn)定且易于分離，在較溫和條件下就能實現(xiàn)反應(yīng)的高效催化，具有較高的工業(yè)化應(yīng)用價值。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種環(huán)狀碳酸酯的制備方法，離子液體和金屬鹽組成復(fù)合催化劑催化尿素與二元醇合成環(huán)狀碳酸酯，屬于綠色催化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
近年來，由于化石燃料的燃燒，CO2的排放不斷增加，造成了全球環(huán)境和社會問題。CO2是一種無毒、廉價、豐富、可再生的C1資源，可轉(zhuǎn)化為多種有用的高附加值化學(xué)品和燃料。在CO2的資源化利用中，將CO2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯是利用CO2的有效途徑之一。
環(huán)狀碳酸酯是一種重要的有機合成中間體和性能優(yōu)良的綠色溶劑，是酯交換法合成碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的主要原料，是發(fā)展聚碳酸酯的重要產(chǎn)品環(huán)節(jié)。目前工業(yè)上多以CO2環(huán)加成法生產(chǎn)環(huán)狀碳酸酯，該法具有工藝流程短、產(chǎn)品收率高等優(yōu)點，但催化劑的選取和后續(xù)分離以及反應(yīng)條件苛刻是影響反應(yīng)的難點所在。尿素與二元醇合成環(huán)狀碳酸酯是近年來提出的新型反應(yīng)路線，該法間接利用CO2，克服CO2轉(zhuǎn)化的高反應(yīng)能壘，其原料來源廣、價廉易得，經(jīng)濟成本低，反應(yīng)條件溫和，因原料與產(chǎn)物物性差別大容易分離，符合綠色化工的要求。
目前，尿素醇解合成環(huán)狀碳酸酯的研究主要集中在尋找合適的催化體系，已經(jīng)報道的催化劑主要包括金屬鹽、金屬氧化物、負載型催化劑、離子液體等。文獻(化學(xué)工程，2015，43(02):63-67)考察了各種鋅鹽催化尿素和1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的催化性能，其中ZnBr2在160℃下反應(yīng)3h合成碳酸丙烯酯的收率為57.3％。文獻(皮革科學(xué)與工程，2008，18(06):13-17)報道了單獨使用離子液體[Bmim]BF4催化尿素和1,2-丙二醇的醇解反應(yīng)中，生成的碳酸丙烯酯的含量為20.3％；而在離子液體[Bmim]BF4和負載型乙酸鋅共同催化反應(yīng)中，得到碳酸丙烯酯的含量最高僅為21.6％。專利(CN201910591299.5)提供了一種以咪唑類離子液體與金屬鹽組成復(fù)合催化劑，催化尿素醇解合成碳酸乙烯酯的方法，設(shè)計篩選了1-十六烷基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體/氯化鋅和1-十六烷基-3-甲基咪唑溴鹽離子液體/氯化鋅二元催化體系，碳酸乙烯酯的收率分別達到92.2％和92.4％，催化活性大大提高。但由于咪唑類離子液體在長周期實驗過程中易分解，存在不穩(wěn)定性問題。
綜上所述，對于尿素和二元醇醇解合成環(huán)狀碳酸酯的反應(yīng)，目前研究的單一離子液體和金屬鹽催化劑具有一定的局限性。因此，開展以離子液體與金屬鹽復(fù)合催化劑的研究，尋找合適的催化體系，對于實現(xiàn)尿素醇解高效合成環(huán)狀碳酸酯的工業(yè)化應(yīng)用具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
為解決已有催化劑體系存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種制備簡單、環(huán)境友好、成本低、催化性能優(yōu)異的季膦類離子液體與金屬鹽二元催化劑，在溫和條件下就能實現(xiàn)環(huán)狀碳酸酯的高效合成。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下解決方案：一種催化合成環(huán)狀碳酸酯的離子液體和金屬鹽復(fù)合催化劑，其特征在于包括如下步驟：以尿素與二元醇為原料，二者摩爾比為1:(1-6)，在反應(yīng)溫度130℃-170℃，反應(yīng)壓力5-30kPa，反應(yīng)時間2-6h條件下，催化制備環(huán)狀碳酸酯。
上述方案中，所述二元醇為乙二醇、丙二醇或丁二醇，所述環(huán)狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯；
上述方案中，所述季膦類離子液體結(jié)構(gòu)如下所示：
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