[发明专利]一种以水为溶剂合成环状碳酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种以水为溶剂制备环状碳酸酯的方法，以CO₂和环氧化物为原料，碱金属卤化物为催化剂，催化剂以水溶液形式加入反应体系中，使水作为反应溶剂参与反应，反应过程中加入或不添加含氮化合物作为助催化剂，反应压力为0.5～10MPa，在40～150℃下，搅拌反应1～12h，反应后可直接分离水油相，油相中得到环状碳酸酯产物，本发明提供的催化体系成本低，催化活性较高，且容易分离能够重复使用，具有较大的工业应用前景。

技术领域

本发明属于有机领域，具体涉及一种以水为溶剂合成环状碳酸酯的方法。

背景技术

环状碳酸酯是一类性能优异的有机溶剂和重要的精细化工中间体，其应用非常广泛,可用作高能密度电池和电容的电解液,还用于合成聚碳酸酯、热硬化性树脂、合成热记录材料等。目前公开报道的环状碳酸酯的制备大多采用的是环氧化物与CO₂环加成反应的方法。能够催化环氧化物与CO₂环加成反应的催化剂众多，如碱金属卤化物、碱土金属卤化物、有机碱、季铵盐、离子液、固体碱、过渡金属配合物、四齿希夫碱金属配合物、分子筛、冠醚等。很少的文献报道了以水为溶剂的催化反应体系(文献：Sun J,Ren J Y,Zhang S J,Cheng W G,Water as an efficient medium for the synthesis of cyclic carbonate[J].Tetrahedron Letters,2009,50:423和专利：CN101108843B报道了以水为溶剂，离子液为催化剂，催化环氧化物和CO₂的环加成反应。)

发明内容

本发明的目的在于提供一种在较温和的条件下高收率的由环氧化物和CO₂合成环状碳酸酯的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

以CO₂和环氧化物为原料，碱金属卤化物为催化剂，催化剂以水溶液形式加入反应体系中，使水作为反应溶剂参与反应，反应过程中加入或不添加含氮化合物作为助催化剂，反应压力为0.5～10MPa，在40～150℃下，搅拌反应1～12h，反应后可直接分离水油相，油相中得到环状碳酸酯产物。

分离水油相过程中，加入有机溶剂促进水油分相，有机溶剂为戊烷、己烷、环己烷、庚烷、环庚烷、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1.2-二氯乙烷、甲苯、二甲苯或三甲苯中的一种或两种以上，有机溶剂和环氧化物的摩尔比不高于10。

环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷、1.2-环氧丁烷、环氧苯乙烷、苯氧基环氧乙烷、烯丙基环氧乙烷、环氧丁烯、环氧氯丙烷或环氧环己烷中的一种或两种以上。

碱金属卤化物为氯化钠、溴化钠、碘化钠、氯化钾、溴化钾、碘化钾、氯化铯、溴化铯或碘化铯中的一种或两种以上。

含氮化合物为三乙胺、吡啶、2,2'-联吡啶、4,4'-联吡啶、4-二甲氨基吡啶中的一种或两种以上。

反应体系中，以催化剂水溶液形式带到反应体系中的水与环氧化物质量比为1:200～1:1，碱金属卤化物与环氧化物的摩尔比为1:1000～1:10，含氮化合物与碱金属卤化物的摩尔比不高于10。

反应结束分离水油相后，回收含有催化剂的水相用于循环使用，油相中的有机溶剂和环状碳酸酯产物通过蒸馏实现分离。

本发明的有益效果为：

本发明以水为溶剂，碱金属卤化物为催化剂，成功地催化了一系列环氧化物与CO₂的加成反应，该方法条件相对温和，催化剂可循环使用，具有一定的工业应用前景。

具体实施方式

下面通过一些实施例详细说明本发明的具体实施步骤，不应将这些实施例当作本发明范围限制。

实施例1