[发明专利]一种可循环的含氮聚碳酸酯塑料的合成方法

权利要求书

1.一种可循环的含氮聚碳酸酯塑料的合成方法，步骤如下：含氮环氧烷烃合成路线如下：

式中，5a:R＝CH₃、5b:R＝CH₂CH₃、5c:R＝CH₂CH₂CH₃、5d:R＝CH₂CH₂CH₂CH₃、5e:R＝(CH₂)₄CH₃、5f:R＝(CH₂)₅CH₃、5g:R＝CHCH₃CH₂CH₃、5h:R＝C(CH₃)₂CH₂CH₃、5i:R＝CH(CH₃)₂、5j:R＝CH₂CH(CH₃)₂、5k:R＝C(CH₃)₃、5l:R＝CH₂C₆H₅、5m:R＝CPh₃；

五元环结构的环氧烷烃单体是以3-吡咯啉为原料合成；3-吡咯啉通过来源于生物质的糠醛经过水解、还原、卤代和环化形成；

(1)合成五元环结构的环氧烷烃单体

(1.1)化合物4a-4b合成方法：在氮气保护条件下，将3-吡咯啉溶于二氯甲烷中，3-吡咯啉的浓度为1mol/L，冰浴至0℃，逐滴加入化合物2a或化合物2b，控制3-吡咯啉与化合物的摩尔比为5：6；然后恢复至室温搅拌3h后，加入与二氯甲烷等体积的2mol/L稀盐酸溶液搅拌0.25h，将有机相分离出来后用无水硫酸钠干燥，将溶剂旋干后用柱层析分离，得到无色液体；

化合物4c-4m的合成方法：在氮气保护条件下，将3-吡咯啉溶于二氯甲烷中，3-吡咯啉的浓度为1mol/L，冰浴至0℃，加入的三乙胺，控制三乙胺与3-吡咯啉的摩尔比为2：1，逐滴加入化合物2c-化合物2m中的一种，滴加完全后撤去冰浴，室温反应8h，控制3-吡咯啉与化合物的摩尔比为2：3；过滤除去固体后，滤液用饱和食盐水洗涤，将有机相分离出来后用无水硫酸钠干燥，除去溶剂浓缩后通过柱层析法分离，得到产物为无色液体；

(1.2)5a-5m的合成方法：在氮气保护条件下，将化合物4a-化合物4m中的一种溶于二氯甲烷中，控制化合物的浓度为0.25mol/L，冰浴至0℃，然后缓慢加入间氯过氧苯甲酸，控制化合物与间氯过氧苯甲酸的摩尔比为5：7，1h后撤去冰浴，室温条件下反应24h，再加入饱和硫代硫酸钠溶液，使反应液呈现中性，搅拌1h，分离出有机相，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，将有机相分离出来后用无水硫酸钠干燥，浓缩后通过柱层析法分离，得到产品为无色液体；

(2)催化二氧化碳与五元环结构的环氧烷烃单体反应制备含氮聚碳酸酯塑料

采用的催化剂为：

式中，R¹为H、CH₃、CH₂CH₃、CH(CH₃)₂、C(CH₃)₃、OCH₃、OCH₂CH₃、F、Cl、Br、I或NO₂；R²为H、CH₃、CH₂CH₃、CH(CH₃)₂、C(CH₃)₃、OCH₃、OCH₂CH₃、金刚烷基、F、Cl、Br、I或NO₂；

X为F^-、Cl^-、Br^-、I^-、NO₃^-、CH₃COO^-、CCl₃COO^-、CF₃COO^-、ClO₄^-、BF₄^-、BPh₄^-、N₃^-、对甲基苯甲酸根、对甲苯磺酸根、邻硝基苯酚氧、对硝基苯酚氧、间硝基苯酚氧、2,4-二硝基苯酚氧、3,5-二硝基苯酚氧、2,4,6-三硝基苯酚氧、3,5-二氯苯酚氧、3,5-二氟苯酚氧、3,5-二-三氟甲基苯酚氧或五氟酚氧负离子；

反应温度为0～100℃，CO₂压力为0.1～6.0MPa，催化剂与环氧烷烃单体的摩尔比为1:1000～1:200000，反应1～48小时，即得含氮聚碳酸酯塑料。