[发明专利]一种光引发聚合离子液体材料催化制备环状碳酸酯的方法

权利要求书

1.一种光引发聚合离子液体材料催化剂制备，并用于催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法采用聚合离子液体材料作为催化剂，所述催化剂具有如式一所示的结构：

其中，m，n和p为独立的自然数(m不等于0，n和p可为0)，并且m+n≥5；

R₁～R₄各自独立地选自氢、取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C2～C6烯基、取代或未取代的C2～C6炔基、取代或未取代的C6～C40的杂芳基、羧基、羟基、酯基、羰基、氨基、硝基、巯基、醛基、磺酸基、亚氨基、烷氧基、叔胺、酰胺基或卤素中的至少一种；

R₅独立地选为氢，或者任意一种羟基封端的烷基，或者羧基封端的烷基，或者是氨基封端的烷基，或者是磺酸基封端的烷基，或者是巯基封端的烷基；

R₆～R₈各自独立地选为氢或甲基；

X为任意一种阴离子，包括氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根、六氟磷酸根、氢氧根、双(三氟甲烷磺酰)亚胺根、硝酸根、磷酸根中的任意一种。

所述方法采用CO₂和环氧化合物为原料，其中聚合离子液体材料催化剂的加入量与环氧化合物的摩尔比为0.05～2mol％，反应温度40～160℃，反应压力0.1～5MPa，反应时间0.5～24h，磁力搅拌制备环状碳酸酯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合离子液体材料催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)以带双键的咪唑基底物和卤代烷烃为原料合成咪唑基离子液体单体，或者通过离子交换制得其他阴离子的离子液体单体；

(2)取适量(1)中所述离子液体单体与一定比例的甲基丙烯酸甲酯和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯在光引发剂的诱导下进行交联聚合，通过光引发聚合的方式，从而获得聚合离子液体材料催化剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化反应的通式为：

其中R为取代或未取代的C1～C20的直链或支链烷基、取代或未取代的C3～C20的环烷基、取代或未取代的C3～C20的杂环烷基、取代或未取代的C6～C20的芳基中的一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述羰基化反应的聚合离子液体材料催化剂的加入量与环氧化合物的摩尔比为0.05～2mol％，优选为0.05～1mol％。

优选地，所述羰基化反应的反应压力为2～4MPa。

优选地，所述羰基化反应的反应温度为100～130℃。

优选地，所述羰基化反应的反应时间为0.5～4h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环氧化合物选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧环己烷、氧化苯乙烯、甲基环氧丙烷、环氧丙基苯基醚、烯丙基缩水甘油醚等中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式一所示的结构中，R₁～R₄基团，优选地，独立的选自乙基、丙基、丁基、羟乙基、羟丙基、羟丁基、羧甲基、羧乙基、羧丙基、乙基磺酸基、丙基磺酸基、丁基磺酸基、巯基乙基、巯基丙基或者巯基丁基等中的任意一种基团。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式一所示的结构中，R5基团，优选地，独立的选自氢、羟乙基、羟丙基、羟丁基、羧甲基、羧乙基、羧丙基、乙基磺酸基、丙基磺酸基、丁基磺酸基、巯基乙基、巯基丙基或者巯基丁基等中的任意一种基团。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式一所示的结构中，R₆、R₇和R₈基团各自独立的选自氢原子或者甲基。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化合成环状碳酸酯方法步骤如下：

将环氧化合物与聚合离子液体材料置于密闭高压反应釜中混合均匀，维持反应釜温度在40～160℃的范围内，反应釜内持续通入CO₂气体，维持釜内反应体系的压力在0.1～5MPa的范围内，进行环加成反应0.5～24h，得到环状碳酸酯。