[发明专利]非均相席夫碱催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种非均相席夫碱催化剂的制备方法及用于催化二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯的应用，该方法用醛类物质和二乙烯三胺制备得到席夫碱配体，然后再用席夫碱配体和金属化合物制备得到非均相席夫碱催化剂，该催化剂制备工艺简单，将该催化剂用于催化合成环状碳酸酯，选择性好、环氧化物转化率高，多次重复利用后仍然保持较高活性，本发明方法适于工业化生产和市场推广应用。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备，具体涉及一种非均相席夫碱催化剂的制备方法及其在二氧化碳与环氧化物开环加成合成环状碳酸酯中的应用，属于化工领域。

背景技术

二氧化碳是自然界中分布最广、储量最丰富、最廉价的碳资源之一，大气中新增的二氧化碳主要来源于含碳物质发生的化学反应（包括燃烧、分解等）以及动、植物的新陈代谢过程。当前，二氧化碳的捕集及利用已成为研究热点，二氧化碳作为可再生原料，含量丰富并且无毒，尤其以二氧化碳为原料的有机合成在学术和工业生产中占有举足轻重的地位。二氧化碳作为潜在的重要碳源，其化学固定和利用不仅有助于减轻二氧化碳过度排放引起的“温室效应”，同时可以降低人类对不可再生的化石资源（煤、石油和天然气）的过度依赖，对全球可持续发展具有重要价值，其中以二氧化碳为原料制备碳酸酯(包括环状酸酯和聚碳酸酯)是二氧化碳捕集及利用的成功例子之一。由于环状碳酸酯具有无毒、生物相容性和较高的结构可控性，被广泛用在精细化工、生物医药及高分子材料等领域中。

自20世纪60年代以来，对二氧化碳和环氧化物的开环加成反应催化剂已经展开了众多的研究。按催化剂的反应类型可分为均相催化剂和非均相催化剂两大类。其中，均相催化剂主要包括季铵盐、离子液体、金属配合物催化剂等；非均相催化剂主要包括金属氧化物、负载型金属配合物、高分子催化剂等；然而均相催化剂虽然催化活性较高，但不易与产物分离、再重复利用等特点；负载型催化剂提高了重复利用率，但载体容易脱落，制备工艺复杂等特点，所以急需制备一种工艺简单、易于分离、重复利用率高的催化剂用于催化二氧化碳和环氧化物开环加成制备环状碳酸酯的方法。

目前，关于用催化剂催化二氧化碳和环氧化物开环加成制备环状碳酸酯的相关报道较多， 但工艺简单、易于分离，重复利用率高的催化剂还未见报道。本发明以相对便宜的金属铬为活性中心，搭载席夫碱配体H₂L，合成非均相催化剂Cr^шL，用于催化二氧化碳与环氧化物开环加成制备环状碳酸酯。

发明内容

针对目前二氧化碳与环氧化物开环加成非均相催化剂制备工艺复杂，催化活性低等缺点，本发明提供一种制备工艺简单、催化活性高、并且重复利用性好的非均相催化剂的制备方法。

本发明非均相席夫碱催化剂的制备方法如下：

（1）在装有乙醇的三口烧瓶中依次加入二乙烯三胺和醛类物质，混匀后三口烧瓶置于油浴锅中，混合物在70~80℃下搅拌回流16~24h后，在室温下冷却，减压蒸发溶剂，得到浓缩的液体产物，干燥后制得席夫碱配体；

（2）将席夫碱配体溶于四氢呋喃中，然后在35~45℃、氮气条件下加入金属化合物，搅拌反应16~24h；最后在室温、搅拌、氧气存在条件下处理2~4h后，将获得的产物进行抽滤，固体产物干燥后制得非均相席夫碱催化剂。

所述醛类物质为水杨醛、3、5-二叔丁基水杨醛、3-叔丁基-5-甲氧基水杨醛、3、5-二氯水杨醛、3-氯甲基-5-硝基水杨醛一种或任意比几种。

所述二乙烯三胺与醛类物质的摩尔比为2:1~4:1。

所述金属化合物为过渡金属化合物，例如CrCl₂、Mn(OAC)₂、Co(OAC)₂.4H₂O、CuCl₂或ZnCl₂。

所述金属化合物与席夫碱配体的摩尔比为1:1~3:1。