[发明专利]一种基于功能化金属卟啉/季鏻盐双催化体系合成环碳酸酯的方法

说明书

本发明提供了一种基于功能化金属卟啉/季鏻盐双催化体系合成环碳酸酯的方法。本发明将功能化金属卟啉及季鏻盐结合作为双催化体系，实现在温和条件下协同催化环氧化物与CO₂环加成反应合成环碳酸酯的目的。在温和条件下不同的MTRPP与季鏻盐协同催化均具有良好的催化活性，CoClTPP因其金属中心为Lewis酸性最强的Co³⁺、金属框架为空间位阻最小的TPP，所以其催化活性最高。季鏻盐R₃PR'X中Ph₃HexPBr具有最高的催化活性。CoClTPP/Ph₃HexPBr双催化剂体系在常温常压条件下催化环氧氯丙烷合成环碳酸酯的环加成反应中呈现出优异的催化活性，具有高转化率和TOF值，且CoClTPP/Ph₃HexPBr双催化剂体系在温和条件下对其他环氧化物也具有良好的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种环碳酸酯的合成方法，尤其涉及一种基于功能化金属卟啉/季鏻盐双催化体系合成环碳酸酯的方法。

背景技术

CO₂是大气成分的一部分，是造成温室效应和海平面上升等危害的主要因素。同时，它也是一种丰富、廉价、可回收的无毒C1资源，其合理应用也能够适当缓解由资源问题造成的一系列危机。经过近几十年研究，发现CO₂可以与约20种基材，如环氧树脂、烷基、醛等发生反应，以制备化学原料。在这些以CO₂为碳源的制备的化学原料中，以环氧底物为底物制备得到的环碳酸酯，因其原子利用率为100%、反应过程绿色和无污染等优势，已成为最具潜力CO₂转化方法。环碳酸酯本身也是具备高价值的一种产品，并且大部分已广泛应用于工业过程，如锂电池电解质、聚合物材料的结构单元，以及某些重要化合物的中间体等。

CO₂中的C原子以最高的氧化状态存在，使CO₂具有非常高的热力学稳定性和动力学惰性，导致反应条件苛刻，因此需要高效的催化体系，使其与环氧底物在较温和条件下能够高效地反应。目前已经研究出许多均相催化体系和非均相催化体系，以促进环氧底物与CO₂的环加成反应能够在温和条件下进行，主要包括希夫碱金属配合物、金属卟啉、离子液体（ILs）、有机催化剂和金属有机骨架材料（MOF）等。虽然大多数催化体系能够使环碳酸酯转化率和选择性方面表现出良好的活性，但一般情况下需要添加溶剂以及苛刻的反应条件。因此，研发高效和可循环的催化剂，使CO₂的化学转化能够在相对温和的条件下进行是非常有意义的。