[发明专利]一种双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双环戊二烯/N‑乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂及其制备方法。本发明以双环戊二烯DCPD和N‑乙烯基咪唑Vim为原料，在引发剂作用下共聚得到双环戊二烯/N‑乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂。其作为一种负载型酯水解催化剂，对对硝基苯乙酸酯(NPA)水解具备很高的选择性，其性质稳定，催化活性高。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体地说，涉及一种双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂及其制备方法。

背景技术

N-乙烯基咪唑(Vim)是一类含有活泼咪唑基团的功能单体，其结构特殊，分子结构中乙烯基团直接跟咪唑环的氮原子相连，跟丙烯酰胺类结构不同的是，乙烯基团跟羰基为不共轭结构。它的这些分子特性使其在离子液体、分离、医药以及催化领域等都有很好的应用，而聚N-乙烯基咪唑(PVim)是一种弱碱性线性聚合物，其分子链上含有叔胺官能团，具有离子交换、络合行为、催化活性、生物生理活性和耐热等一系列特性。其中在催化领域，已经证实PVim中的咪唑环能够催化对硝基苯乙酸酯(NPA)水解形成对硝基苯酚和乙酸。因此，利用N-乙烯基咪唑的均聚物(European polymer journal,1992,28(3):267-270)、随机共聚物(Macromolecules,2004,37(21):7879-7883)以及聚合物互穿网络(Journal of theAmerican Chemical Society,1966,88(6):1184-1188)可以作为水溶性的催化剂，并且已经证明PVim在形成一个基体负载催化剂的体系中对酯水解具备很高的选择性(Macromolecules,2007,40(10):3538-3546)。

为了提高PVim类催化剂的催化速率以及稳定性，现有技术主要通过对咪唑基团改性共聚达成目的，如Khokhov等人制备了N-乙烯基咪唑单体(Vim)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体的共聚物PNIPAM-PVim，并研究了该材料对NPA水解的催化性能，虽然能形成很好的胶束，使得催化效率提高，但是由于PNIPAM受温度影响较大，随着温度上升，PNIPAM-PVim胶束反而变得不稳定，致使催化效果下降很明显(Macromolecular,2003,36(19):7308-7323)。而考虑到上面的共聚物的效果不好，Patrickios等人利用含咪唑的丙烯酸单体与另一种丙烯酸单体进行聚合得到PImEMA-PDMAEMA共聚合物，他们的初衷是聚合物在自组装过程中形成含咪唑基团的胶束，这样疏水性的NPA会聚集到含咪唑的胶束上，从而加速NPA催化反应的速率。但是PImEMA-PDMAEMA在胶束化过程中由于疏水能力不是很强，胶束不易成型，因此，催化效果反而更差，并且PDMAEMA本身也具有弱碱性，同样能催化反应的进行(Macromolecules,1998,31(25):9075-9077)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂及其制备方法。本发明的双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂因在溶液中能够形成稳定胶束，其稳定性和催化效率大幅提高。对对硝基苯乙酸酯(NPA)的水解来说，PDCPD/PVim同时具备很高的选择性。

本发明中采用疏水性更强的双环戊二烯单体(DCPD)与N-乙烯基咪唑(Vim)单体共聚，制备出双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物(PDCPD/PVim)，作为负载型催化剂，催化NPA的酯水解。本发明开发的PDCPD/PVim共聚物能够在溶液中形成稳定胶束，作为负载型酯水解催化剂，相当于纳米反应器，而且能够自催化，从而能够提高反应的效率。同时NPA是一个疏水的物质，在NPA加入到溶液当中时，由于疏水效应，它会迅速吸附到胶束表面，这样胶束周围的NPA浓度就比水相中的浓度要大得多，富集在PDCPD/PVim胶束周围的NPA就被胶束的PVim催化水解，释放水溶性产物乙酸和对硝基苯酚到溶液当中。很好的解决了咪唑类聚合物在催化稳定性、催化速率等方面的技术难题。

本发明技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种双环戊二烯/N-乙烯基咪唑共聚物型酯水解催化剂，其结构式如下：