[发明专利]一种用于常压CO2

说明书

一种用于常压CO₂环加成反应的介孔聚离子液体催化剂、制备方法及应用，涉及有机化工中多相催化剂的制备技术领域。利用N‑乙烯基咪唑和二溴甲烷经溶剂热反应得到双核离子液体聚合单体[C₁DVIM]Br，在聚乙二醇—水溶剂体系中加入引发剂，该聚合单体完成自由基自聚合反应。本发明采用廉价的聚乙二醇为溶剂以及少量水为共溶剂，在引发剂的作用下自聚合制备得到的介孔聚离子液体具有典型的聚阳离子骨架、丰富的卤素位以及良好的热稳定性，可作为非金属多相催化剂在常压下氧化苯乙烯等环氧化合物为底物的CO₂环加成反应，并表现出优异的催化活性和良好的回收稳定性。

技术领域

本发明涉及有机化工中多相催化剂的制备技术领域，具体是涉及一种用于常压CO₂环加成反应的介孔聚离子液体催化剂、制备方法及应用。

背景技术

CO₂环加成反应是一种具有“原子经济性”的CO₂绿色化学转化，可合成出具有制药和精细化学品价值的五元环状碳酸酯。由于CO₂具有热力学稳定性和动力学惰性，CO₂环加成反应目前工业上通常需在高温高压的条件下进行。探索在极温和条件下(常压低温)实现CO₂高效转化的催化体系，能够降低反应设备的要求，减少反应所需能耗，促进CO₂化学固载绿色工艺的发展。均相有机催化剂，能够实现常压常温下CO₂的高效转化，但是催化剂回收困难，产物与反应体系难分离。金属有机骨架(MOFs)可作为多相催化剂高效催化常压低温下CO₂环加成反应。这类催化剂缺少必要的碱活性位，在体系中需额外加入均相的助催化剂(如n-Bu₄NBr等)。含有阳离子骨架的微孔聚合物能够作为非金属催化剂吸附CO₂同时完成化学转化，催化反应体系需要较高的反应温度以及较长的反应时间，为了提高反应活性，体系还需加入有机溶剂DMF。众所周知，金属类催化剂以及有机溶剂的使用会加剧环境污染，从可持续发展角度来说应尽可能避免使用。针对于常压低温下的CO₂环加成反应，开发无助剂-无溶剂的高效非金属多相催化体系显得非常重要。

最新的研究表明，高离子位密度的介孔聚离子液体(MPILs)能够作为高效的非金属多相催化剂在常压低温下催化CO₂环加成反应。比如，在借助离子热合成自聚合制备出聚阳离子型MPILs材料，作为多相催化剂首次实现了在无溶剂-无助剂催化体系下的CO₂环加成反应转化。通过超临界CO₂干燥处理，制备出超高比表面积的超交联阳离子型MPILs，实现低温常压CO₂环加成反应体系下MPILs催化性能的显著提高。然而，聚阳离子型MPILs的制备极依赖于离子液体聚合单体的刚性程度以及制备方法，故成功制备出聚阳离子型MPILs 报道较少。另外，仅有的几例无模板制备聚阳离子型MPILs方法，需用大量昂贵的离子液体作为溶剂或者特殊的CO₂超临界干燥后处理，那么发展出简单、便捷、绿色且廉价的合成方法以制备聚阳离子型MPILs具有重要意义。

综上所述，寻找一种成本低廉，方便制备，催化活性高的介孔聚离子液体催化剂是急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前工业上CO₂环加成反应需高温高压等缺陷，提供一种具有良好的底物兼容性、优异的催化活性以及良好的回收稳定性的介孔聚离子液体催化剂。同时，本发明还提供了该介孔聚离子液体催化剂的制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于常压CO₂环加成反应的介孔聚离子液体催化剂，其结构式如下所示：