[发明专利]一种以CO2

说明书

本发明提供了一种以二氧化碳(CO₂)及环氧丙烷类衍生物为原料制备环状碳酸酯类化合物的催化剂，该催化剂是含有偏硼酸根阴离子(BO₂^‑)的离子液体。在无任何外加有机溶剂、较低CO₂压力下即可制备得到环状碳酸酯类化合物。此方法中催化剂易于合成、过程绿色简单无任何污染，具有较大的应用价值；通过反应机理研究发现，该离子液体中的碱性阴离子BO₂^‑是催化反应进行的关键，可以有效的吸附CO₂并促进环氧丙烷类衍生物开环，进而反应生成环状碳酸酯类化合物。

技术领域

本发明属于化学化工领域，涉及环状碳酸酯类化合物的制备方法，由其是一种以CO₂为原料制备环状碳酸酯类化合物的催化剂。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是主要的温室气体，但同时也是C1家族中最为廉价和丰富的碳资源， CO₂的固定化及资源化研究是世界各国普遍关注的重要课题之一，也已经被列为我国重点研发计划项目。由于CO₂中碳原子已经处于最高氧化态，标准吉布斯自由能为-394.38kJ·mol^-1，因此化学性质稳定。为了克服CO₂的热力学稳定性和反应惰性，实现CO₂的化学转化，通常以有机强碱、有机金属配合物作为催化剂，同时需要大量的能量输入。因此，如何在相对温和的条件下，选取高效、绿色、廉价的催化剂，实现CO₂的化学转化，一直是CO₂化学的难点和热点。

环状碳酸酯类化合物是一类非常重要的杂环化合物，广泛应用于有机合成和生物制药等领域。传统上合成氯环状碳酸酯类化合物的方法需要用到光气或异氰酸酯等高毒性物质，大大限制了其应用。随着CO₂在有机合成中应用的研究，研究人员发现CO₂可以与环氧丙烷类衍生物直接反应得到环状碳酸酯类化合物，这是一条绿色的反应路径。近年来，被开发应用于此反应的催化剂包括用纳米晶锂促进的氧化镁(K.B.Rasal,G.D.Yadav,R.Koskinen,et al. Molecular Catalysis,2018)和4(5)-羟基咪唑、碘化钾体系(Werner,Thomas,Tenhumberg,Nils, Büttner,Hendrik.Chemcatchem,2014(12):3493-3500)，但反应循环经济较差。因此，探寻一种绿色、廉价且能在相对温和的条件下高效催化CO₂与环氧丙烷类衍生物反应的催化剂，具有十分重要的意义。

离子液体指由阴阳离子组成的，在室温下或较低温度下(一般指低于100℃)呈液态的有机盐。对于熔点接近室温或低于室温的离子液体又可称为室温离子液体(RoomTemperature Ionic Liquids,RTILs)。离子液体一般是由有机阳离子，无机或者有机阴离子组成。离子液体阴阳离子的体积较大使离子所带的电荷容易离域，大大的降低了离子之间的静电势，并且阴阳离子结构的不对称导致离子难以有序堆积，而使其具有低的熔点。与传统的有机溶剂和常见的盐水溶液相比，离子液体具有许多独特的物理化学性质，比如不挥发或者极低的挥发性、热稳定性高、液程范围宽、良好的导电性与导热性、不易燃、电化学窗口宽等。另外，离子液体还具有可设计性，可以通过改变阴阳离子的搭配来改变离子液体的性质，或者在阴阳离子上引入相应的官能团以实现特定的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种以CO₂及环氧丙烷类衍生物为原料制备环状碳酸酯类化合物的催化剂，该催化剂是含有DBUH⁺和BO₂^-的离子液体。在含有DBUH⁺和BO₂^-的离子液体存在下，将环氧丙烷类衍生物和CO₂于反应釜中进行催化反应，得到相应的产物的环状碳酸酯类化合物。