[发明专利]胺盐类离子液体高效催化合成环状碳酸酯的方法

说明书

本发明提供了一种胺盐类离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其以二氧化碳和环氧化合物为底物，在反应压力为0.1‑0.5MPa，温度30℃‑60℃，反应时间1‑10小时条件下制备环状碳酸酯的。该反应所使用的催化剂是酸碱反应的产物‑‑‑一种胺盐类离子液体，该离子液体备受青睐主要是因为它具有易于制备、原料成本低廉、绿色环保、催化剂活性高等优点。需要指出的是，在50℃相当温和的条件下，加入少量的离子液体催化剂，环状碳酸酯的收率可达99%以上。

技术领域

本发明属于环状碳酸酯合成技术领域，具体涉及由一种新型的胺盐类离子液体作为催化剂，通过环加成反应高效催化合成环状碳酸酯的方法。

背景技术

CO₂的过量排放会引起温室效应，温室效应将会造成全球变暖、海平面上升、气候反常等一系列环境问题。但同时它又是一种廉价丰富、无毒、可持续使用的C1资源。目前，每年有一亿吨以上的CO₂被转化利用，较为成熟的产品有尿素、水杨酸、甲醇、环状碳酸酯和聚碳酸酯。这对改善环境、从绿色可持续角度来说具有重大的意义。在众多的CO₂转化利用途径中，CO₂与环氧化合物的环加成反应是一种最有效且被广泛利用的方法，一方面是其具有原子经济型的特点，副产物可以忽略不计，另一方面生成的环状碳酸酯应用广泛。它是生产聚合物和精细化学品的重要中间体。此外，环状碳酸酯也可以直接用作有机合成中的良好极性溶剂，或作为锂电池中的液体电解质。

由于环状碳酸酯具有巨大的市场需求和广泛的应用前景，因此需要探索出活性较高的催化剂以提高环状碳酸酯的产率。目前已报道出各种不同的均相和非均相催化剂用于CO₂和环氧化合物的环加成反应，包括MOF、金属-salen配合物和金属卟啉化合物。它们在温和反应条件下表现出良好的反应活性，但其毒性大、合成工艺复杂、成本较高，而胺盐类离子液体以其独特的优势在众多催化剂中脱颖而出。近十年来，各种离子液体得到了长足的发展，功能化离子液体、双阳离子型离子液体、双功能化离子液体等层出不穷，但在没有金属助催化剂或有机溶剂的条件下，一般离子液体仍可能具有合成困难、不够环保、经济性差、催化活性低中的一个或多个缺点。因此，在温和条件下探索无毒无害、成本较低且具有高催化活性的高效离子液体是十分必要的。

发明内容

本发明针对现有环状碳酸酯合成方法存在的反应条件较为苛刻、催化剂合成复杂且催化剂活性较低，以及不够环保、成本较高等问题，探索出一种在温和条件下、以新型的胺盐类离子液体作为催化剂，通过环加成反应高效催化合成环状碳酸酯的新方法。

本发明提供了一种胺盐类离子液体，所述胺盐类离子液体的结构如下述任一所示：

本发明还提供了利用上述胺盐类离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，具体为：将胺盐类离子液体与环氧化合物按(5-15)：100的摩尔比在反应釜内混合，保持反应釜密闭状态，通入二氧化碳使反应釜的压强在0.1-0.5MPa，然后在反应温度30-60℃条件下恒温恒压反应1-10小时，反应结束后，加入乙酸乙酯，产物溶于乙酸乙酯，而催化剂析出，产物经气相色谱分析，测得产物收率。

作为本发明的进一步优化，所述的环氧化合物结构可以为

进一步优选的，胺盐类离子液体与环氧化合物的摩尔比为15:100。

进一步优选的，所述的反应温度为50-60℃。

本发明方法以二氧化碳与环氧化合物为反应物，在反应压力为0.1-0.5MPa、温度30-60℃，反应时间1-10小时条件下通过环加成反应制备相应的环状碳酸酯，所使用的催化剂是酸碱反应的产物---胺盐类离子液体。和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：