[发明专利]一种原位转化CO

说明书

本发明涉及一种原位转化CO₂制备喹唑啉‑2,4(1H,3H)‑二酮及其衍生物的方法及催化剂，该方法以不同三氮唑类离子液体为CO₂吸收剂与催化剂，以吸收的CO₂为原料，直接与不同取代基的邻氨基苯腈底物反应，在邻氨基苯腈/离子液体摩尔比为1:4～8，反应温度为40～100℃，反应时间为2～48h的条件下合成相应的喹唑啉‑2,4(1H,3H)‑二酮。本方法三氮唑类离子液体制备简单、催化性能优异，可以实现在温和条件下将CO₂吸收活化并进一步原位催化转化成高附加值喹唑啉‑2,4(1H,3H)‑二酮及其衍生物，且该离子液体与产物易分离，可循环使用。

技术领域

本发明涉及一种原位转化CO₂制备喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物的方法及催化剂，属于CO₂清洁资源化利用领域。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是一种主要的温室气体，近年来，化石燃料的大量消耗直接导致大气中CO₂含量不断升高。CO₂的捕集与封存技术(CCS)是目前规模化处理CO₂的最行之有效的手段之一，但其脱附、压缩、运输和储存过程中，不可避免地消耗能量。同时，CO₂还是储量丰富、价廉、无毒、不易燃且可再生的C1资源，可代替传统羰基化试剂合成高附加值的化工产品。因此，CO₂的捕集与利用技术(CCU)成为CO₂“变废为宝”的有效策略。该策略是利用吸收的CO₂为反应起始原料，避免脱附、压缩等耗能过程，使CO₂经吸收和预活化后直接原位催化转化为高附加值的化学产品，该原位催化过程不但可以很大程度地节约能耗，而且可避免高压CO₂参与反应时对设备的要求，具有重要科学意义及应用价值。

喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物是一类重要的医药中间体，具有广泛的生物与药理活性，可以用于合成并开发治疗高血压、心脑血管及阿尔兹海默症领域的新型高效药物，如布那唑嗪(Bunazosin)、多沙唑嗪(Doxazosin)、哌唑嗪(Prazosin)或折那司他(Zenarestat)。喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物传统合成路线需要使用一氧化碳、光气、氰酸钾或各种异氰酸酯类有毒试剂，不满足绿色生产的要求。利用CO₂与不同取代基的2-氨基苯腈通过羧环化反应制备相应的喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物具有较大发展潜力，该反应具有100％原子经济性，属于环境友好型合成工艺。对于该反应，目前报道的催化体系包括酰胺基稀土金属胺化物/DBU(CN 105153048 A)、二乙醇胺水溶液(CN106946800 A)、盐湖卤水(CN 108863952 A)以及不同结构离子液体等。然而，大部分催化体系需要高温、高压条件下进行反应，且需要挥发性有机溶剂参与。此外，需要指出的是在CCU方面，即将吸收的CO₂气体作为原料直接原位催化转化合成高附加值化学品，目前主要集中于合成恶唑烷酮(Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,11306–11310)、甲酸甲酯(Inorg.Chem.,2014,53,9849–9854)、甲醇(J.Am.Chem.Soc.,2018,140,1580–1583)、甲酸(Green Chem.,2016,18,5831–5838)或甲酸盐(J.Am.Chem.Soc.,2018,140,16873–16876)以及尿素衍生物(Energy Environ.Sci.,2011,4,3971–3975)，还未发现原位催化转化CO₂合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物方面的报道。因此，设计合成对CO₂具有吸收与催化转化双功能性，且能够实现温和、无溶剂条件下将吸收的CO₂原位转化成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮的新型催化体系具有重要意义。基于此，我们提出本项发明研究。

发明内容