[发明专利]质子化烷基吡唑类离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种质子化烷基吡唑类离子液体，其结构式如下所示：；其中n=1、2、3或4，X为Cl、Br、或I。本发明还公开了利用上述质子化烷基吡唑类离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其将质子化烷基吡唑类离子液体与环氧化合物按照1∶25~300的摩尔比加入高压反应釜中，通入CO₂至压力为1~3 MPa，然后在温度100~150℃的条件下恒温恒压反应1~5小时，反应结束后经后处理得到环状碳酸酯。本发明解决了现有方法中存在的CO₂活化困难、催化剂昂贵、使用有毒的有机溶剂、合成过程复杂和反应条件苛刻等问题，本发明具有合成工艺简单、催化剂活性高、绿色环保、成本低、等优点。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种质子化烷基吡唑类离子液体、及利用其催化合成环状碳酸酯的方法。

背景技术

如今，CO₂气体的大量排放已对地球环境产生了巨大的影响，因此控制大气中CO₂的含量，加快CO₂有效利用的研究，最终减轻其对气候变化的影响是新世纪人类面临的重大挑战之一。所以在此形势下，有效的捕捉、固定并转化CO₂成为了当前有效利用CO₂的研究热点。

CO₂作为一种廉价丰富的可再生资源，通过环加成反应与环氧化合物转化合成环状碳酸酯是最有前景的方法之一。而且该反应属于“原子经济”型反应，原子利用率达到100％。合成的环状碳酸酯是一种重要的化工原料，在极性溶剂、电池的电解液、医药和精细化工中间体合成等方面都有着广泛的应用。但由于CO₂具有一定的化学惰性，因此寻找到高效的催化剂是使该反应顺利进行的关键。目前已经报道的用于催化CO₂和环氧化合物合成环状碳酸酯的催化剂体系有金属配合物、金属氧化物、离子液体、金属盐等，但仍存在催化剂昂贵、合成过程复杂、催化活性不高、使用有毒的有机溶剂、反应条件苛刻等问题。因此，寻求环境友好型的催化活性高、反应条件温和、高效廉价的催化体系对催化CO₂与环氧化合物合成环状碳酸酯显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是为了解决现有合成碳酸酯的方法中存在的CO₂活化困难、催化剂活性不高、催化剂昂贵、合成过程复杂、使用有毒的有机溶剂、合成过程复杂和反应条件苛刻等技术问题，提供了一种质子化烷基吡唑类离子液体、及利用其催化合成环状碳酸酯的方法。

一种质子化烷基吡唑类离子液体，其结构式如下所示：

其中n＝1、2、3或4，X为Cl、Br、或I。

利用上述质子化烷基吡唑类离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其将质子化烷基吡唑类离子液体与环氧化合物按照1∶25～300(优选1∶100)的摩尔比加入高压反应釜中，通入CO₂至压力为1～3MPa，然后在温度100～150℃的条件下恒温恒压反应1～5小时，反应结束后经后处理(具体为：将高压反应釜冷却至室温，释放出多余的CO₂，产物经减压蒸馏除去未反应的环氧化合物)得到环状碳酸酯。

具体的，所述环氧化合物为式中R₁为H、CH₃、C₄H₉、

本发明的反应通式为：

其中-R为环氧化合物中的取代基，为H、CH₃、C₄H₉、

和现有技术相比，本发明的有益效果：