[发明专利]一种双子型咪唑基离子液体及其应用

说明书

本发明涉及一种双子型咪唑基离子液体及其应用。所述双子型咪唑基离子液体的结构如式(1)所示：其中，所述n为0到5的整数，所述X^‑为卤素离子。以本发明所述离子液体为单一组分催化剂，在温和的反应条件下，在不添加任何溶剂和助催化剂条件下，能绿色、高选择性和高转化率地催化二氧化碳和环氧化合物环加成合成环状碳酸酯，得到的环状碳酸酯的收率可高达99.85％。且催化剂合成方法简单，成本低，活性高，使用寿命长，绿色无污染，稳定性好及不需要添加溶剂等优点，适合大规模生产，在工业催化领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于绿色清洁催化技术领域，具体涉及一种双子型咪唑基离子液体及其应用，特别地涉及一种双子型咪唑基离子液体及其在制备环状碳酸酯中的应用。

背景技术

CO₂是碳和含碳化合物氧化的最终产物，是主要的温室气体之一。同时，CO₂也是地球上最丰富的C1资源之一，具有储量大、安全无毒和价廉易得等优点。因此，CO₂资源利用具有重大的经济和环境意义。通过CO₂与环氧化合物反应合成环状碳酸酯是目前资源化利用最典型的成功事例之一。环状碳酸酯是一类十分重要的化学产品，具有良好的生物降解性、溶解性及其他物理性质，是很好的清洁型极性溶剂。

目前已经报道的应用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯的催化剂有碱金属/碱土金属卤化物、铵盐膦盐、金属配合物或者多组分催化剂等。这些催化剂或多或少的存在诸多问题，比如催化活性不高、毒性大、金属残留引起污染后处理困难等等。

离子液体以其独特的低蒸汽压、“非”挥发性以及功能可设计性等物性特征,迅速发展成为一类具有溶剂和催化双重功能的全新绿色“软”功能材料。其中使用较多的为咪唑类、吡啶类、季铵类以及季磷类离子液体，根据研究报道，这些传统的离子液体对环加成反应具有一定的催化活性。

因此，寻求环境友好的，成本低廉合成简单，并且在温和的反应条件下自身具有较高活性的催化剂，对目前通过环加成反应制备环状碳酸酯具有重要的实用价值。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种双子型咪唑基离子液体及其在制备环状碳酸酯中的应用，利用本发明所述双子型咪唑基离子液体作为催化剂，实现了在温和的反应条件下，在不添加任何溶剂和助催化剂条件下，绿色高效高选择性地催化二氧化碳和环氧化合物环加成合成环状碳酸酯。

为此，本发明第一方面提供了一种双子型咪唑基离子液体，其结构如式(1)所示：

其中，所述n为0到5的整数，所述X^-为阴离子。

上述双子型咪唑基离子液体中，阳离子为咪唑阳离子，阴离子为卤素离子，优选为溴离子。

在本发明的一些实施方式中，所述n为0到2的整数。在本发明的一些具体实施方式中，所述n为0、1或2。

在本发明的另一些实施方式中，所述X^-选自Cl^-、Br^-和I^-中的任意一种；优选地，所述X^-为Br^-。

本发明第二方面提供了一种制备环状碳酸酯的方法，其以如本发明第一方面所述双子型咪唑基离子液体为催化剂，将环氧化合物和二氧化碳与所述催化剂接触后进行反应，制得环状碳酸酯。

在本发明的一些实施方式中，所述催化剂用量为环氧化合物摩尔量的0.1-5％。

在本发明的另一些实施方式中，所述反应的温度为50-200℃；优选为100-150℃。

在本发明的一些实施方式中，所述反应的压力为0.1-10.0MPa；优选为1-5MPa；进一步优选为2-4MPa。