专利名称：质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法
技术领域：
本发明涉及一种合成碳酸酯的方法。
背景技术：
工业革命以来，由于能源结构及燃料使用效率的限制，导致空气中CO2含量的急速攀升，在《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》确立的共同但有区别的责任的原则基础上，达成的巴厘路线图以及哥本哈根协议，使“节能减排”成为全球关注的重要话题。因此，控制大气中二氧化碳的含量，减轻其对气候变化的影响已成为21世纪人类面临的科学挑战之一。在此国际情势下，于相对温和的条件下实现CO2的化学固定成为各国竞相研发的热点课题之一。利用CO2与环氧化物合成环状碳酸酯是CO2资源化利用的重要方式之一(Schemel)，在该反应中二氧化碳作为一种碳氧资源被加以利用；而且该反应是“原子经济”反应，原子利用率达到100%。反应得到的环状碳酸酯是一种重要的工业原料，在极性溶剂、电池的电解液与药物和精细化学品的合成中都有广泛应用。由于二氧化碳的结构决定了其具有一定的化学惰性，因此该反应能否顺利进行的关键就在于研发能够活化二氧化碳的高效催化剂。目前，已报道的用于催化二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯的催化剂有配合物，离子液体，金属盐等。尽管人们已经研发了多种催化剂体系，但仍存在催化剂昂贵、使用有毒的有机溶剂、合成过程复杂、反应条件苛刻等问题。因此，以简单易操作的方法，寻求环境友好的化工生产工艺和新型高效且廉价的催化剂，并用于环氧化合物与二氧化碳直接环加成反应制备环状碳酸酯的反应具有重要的学术意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有合成碳酸酯的方法中使用有毒的有机溶剂、催化剂昂贵，合成过程复杂的技术问题，提供了一`种质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法。质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法按照以下步骤进行:将质子酸离子液体与环氧化合物按照I 8: 250的摩尔比加入高压密闭釜中，通入二氧化碳至高压釜内的压力为0.5 5MPa，在80 200°C、0.5 5MPa的条件下油浴恒温恒压反应0.5 10h，反应结束后将高压釜在冰水混合物中冷却至室温，释放出二氧化碳，产物经减压蒸馏除去未反应的环氧化合物，得到环状碳酸酯。与现有方法比较，本发明方法反应条件温和，催化过程中没有使用任何有机溶剂，是一个环境友好的催化过程。本发明方法的工艺简单，催化剂的反应活性高，得到的最高环状碳酸酯的收率为94.5%。本发明方法使用简单的质子酸离子液体催化剂通过减压蒸馏的分离方法可将催化剂与产物分离，经分离后的催化剂可直接循环使用从而降低了催化剂合成及生产的成本。目标产物环状碳酸酯选择性始终保持在98%以上。因此本发明方法制备环状碳酸酯具有高效、经济、环保等优点，具有非常好的工业应用前景。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一:本实施方式中质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法按照以下步骤进行:将质子酸离子液体与环氧化合物按照I 8: 250的摩尔比加入高压密闭釜中，通入二氧化碳至高压釜内的压力为0.5 5MPa，在80 200°C、0.5 5MPa的条件下油浴恒温恒压反应0.5 10h，反应结束后将高压釜在冰水混合物中冷却至室温，释放出二氧化碳，产物经减压蒸馏除去未反应的环氧化合物，得到环状碳酸酯。
具体实施方式
二:本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述质子酸离子液体的化学式为
权利要求
1.质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，特征在于质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法按照以下步骤进行: 将质子酸离子液体与环氧化合物按照I 8: 250的摩尔比加入高压密闭釜中，通入二氧化碳压力为0.5 5MPa,然后在80 200°C、0.5 5MPa的条件下油浴恒温恒压反应0.5 10h，反应结束后将高压釜在冰水混合物中冷却至室温，释放出二氧化碳，产物经减压蒸馏除去未反应的环氧化合物，得到环状碳酸酯。
2.根据权利要求1所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于所述质子酸离子液体的化学式为
3.根据权利要求1或2所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征 在于所述环氧化合物的化学式为D>\ 式中、
4.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于质子酸离子液体与环氧化合物按照I 4: 250的摩尔比加入密闭高压釜中。
5.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于质子酸离子液体与环氧化合物按照1: 100的摩尔比加入密闭高压釜中。
6.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于在90 130°C的条件下油浴恒温恒压反应。
7.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于在120°C的条件下油浴恒温恒压反应。
8.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于通入二氧化碳至高压爸内的压力为I 4.5MPa。
9.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于通入二氧化碳至高压釜内的压力为2 4MPa。
10.根据权利要求3所述质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其特征在于通入二氧化碳至高压釜内的压力为3MPa。
全文摘要
质子酸离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，它涉及一种合成碳酸酯的方法。本发明解决了现有合成环状碳酸酯的方法中使用有毒的有机溶剂、催化剂昂贵，合成过程复杂的技术问题。具体方法如下将质子酸离子液体与环氧化合物加入高压密闭釜中，油浴恒温恒压反应。反应结束后将高压釜在冰水混合物中冷却至室温，释放出二氧化碳，产物经减压蒸馏除去未反应的环氧化合物，得到环状碳酸酯。与现有方法比较，本发明方法的优点在于工艺简单、反应条件温和、催化剂的反应活性高，而且催化过程中没有使用任何有机溶剂，是一个环境友好的催化过程。本发明方法的工艺简单，催化剂的反应活性高，得到的最高环状碳酸酯的收率为94.5％。
文档编号C07D317/50GK103193757SQ201310115209
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者肖林飞, 苏丹, 吴伟, 岳成涛 申请人:黑龙江大学