專利名稱：一種二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的方法
技術領域：
本發明涉及一種二氧化碳與環氧化合物反應合成環狀碳酸酯的方法。
背景技術：
二氧化碳是主要的溫室氣體，但同時CO2又是豐富而廉價的碳氧資源，有關二氧化碳的資源化利用研究正得到越來越多的關注。環狀碳酸酯是一種具有廣泛用途的化學品，同時也是一種高沸點高極性有機溶劑，可應用于有機合成的中間體、電池電解液、金屬萃取劑等諸多領域。CO2與環氧化合物的環化反應合成環狀碳酸酯具有100%的原子經濟性，是典型的原子經濟反應，符合綠色化學的發展方向。公開的文獻已報道了多種催化劑體系，(T.Sakakura, K.Kohno, Chem.Commun., 2009,1312-1330)，包括離子液體，固體氧化物，金屬配合物，有機無機雜化催化劑等，其中離子液體催化體系研究較多。中國科學院蘭州化學物理研究所申請的中國專利CN1211379C首次使用離子液體作為催化劑，催化二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯，以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體為催化劑及四丁基溴化胺為助催化劑，110°C反應6h，碳酸丙烯酯收率91.2%。均相離子液體用量較大，基于環氧化合物用量的Imol %以上，需要助催化劑，催化劑與產物的分離困難。專利CN102010397A公開了一種雙功能離子液體催化劑用于制備環狀碳酸酯的方法，以I，3-二異丙酸咪唑溴為催化劑，反應溫度1201:，0)2壓力2MPa，反應lh，碳酸丙烯酯收率88.0%。但是存在離子液體用量較大，均相催化劑不易分離，羧基功能化離子液體成本
昂貴等問題。
專利CN101318949A公開了一種固載離子液體催化劑催化合成環狀碳酸酯的方法，采用價格較貴的MCM-41負載的乙醇基咪唑溴催化劑時，115°C反應4h，碳酸丙烯酯的收率92%。負載的其它未功能化離子液體，收率均在64%以下，活性較低。現已報道的催化體系不同程度存在一些問題，如催化劑成本高、活性不高、催化劑不易分離、易流失等問題。相比較而言，在接枝不同的離子液體時，季銨鹽成本相對較低。但是季銨鹽催化劑對于CO2與環氧化合物的反應活性普遍較差，且反應過程中多為均相催化齊U，與產物的分離困難，增加了生產成本。He等報道了殼聚糖負載的單季銨鹽多相催化劑，但是 TOF 低于 61Γ1 (Y.Zhao, J.S.Tian, X.H.Qi，Z.N.Han, Y.Y.Zhuang, L.N.He, J.Mol.Catal.A=Chem.2007,271:284-289)。并且鑒于離子液體價格較貴，有必要減少體系中離子液體催化劑的用量。因此，有必要發展價格較低廉、活性高、穩定性好的多相催化體系。
發明內容
本發明的目的在于提供一種二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的方法。一般的說來，接枝離子液體材料的陰離子會在很大程度上影響材料的性質，包括用作催化材料時的催化性質。接枝季銨離子液體時，硅烷偶聯劑中鹵素基團(一般為氯)與叔胺基團反應制備接枝離子液體，陰離子與硅烷偶聯劑中鹵素一致，陰離子調變性較差，這就減少了我們篩選更合適催化劑的可能性。我們通過接枝到硅膠載體的硅烷偶聯劑與含叔胺基團的離子液體前驅體作用，制備了不同硅膠接枝的雙季銨鹽催化劑，并應用于催化CO2與環氧化合物反應合成環狀碳酸酯，其中環氧丙烷轉化率> 99.0%，產品碳酸丙烯酯收率> 99%，分離后碳酸丙烯酯純度> 99.0 %。該催化劑催化的其它環狀碳酸酯收率63-99 %。本路線的特點在于發展了一種陰離子可調變的接枝季銨鹽離子液體材料，并且可以有效催化二氧化碳與環氧化合物反應合成環狀碳酸酯，對于工業生產環狀碳酸酯具有重要意義。一種二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的方法，其特征在于采用二氧化碳和環氧化合物為原料，硅膠接枝的雙季銨化離子液體為催化劑，合成環狀碳酸酯；硅膠接枝的雙季銨化離子液體催化劑，其結構如下所示:
權利要求
1.一種二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的方法，其特征在于采用二氧化碳和環氧化合物為原料，硅膠接枝的雙季銨化離子液體為催化劑，合成環狀碳酸酯；硅膠接枝的雙季銨化離子液體催化劑，其結構如下所示:
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于環氧化合物為環氧乙烷、環氧丙烷、環氧氯丙烷、丁基環氧乙烷、氧化苯乙烯、異丙基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或氧化環己烯。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于二氧化碳初始壓力0.l-5MPa，反應溫度80 `130。。。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于催化劑活性組分用量為環氧化合物用量的`0.01 0.3mol%。
全文摘要
本發明公開了一種二氧化碳與環氧化合物反應合成環狀碳酸酯的方法。采用二氧化碳和環氧化合物為原料，硅膠接枝的雙季銨化離子液體為催化劑，合成環狀碳酸酯。在優化的反應條件下，環氧丙烷轉化率＞99％，碳酸丙烯酯的選擇性＞99％。本發明具有催化劑制備方法簡單、活性高，催化劑易于分離，且重復使用性好，具有很強的實際應用價值。
文檔編號C07D317/46GK103172607SQ20111044230
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者鄧友全, 王利國, 馬祥元, 盧六斤, 何昱德, 田雄 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所