本发明属于绿色化工合成技术领域，具体涉及一种苄基咪唑盐离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法。
背景技术：
随着全球经济发展和化石燃料大量的使用，导致大气层中存在过高浓度的CO2，因而带来的温室效应受到人们的极为广泛关注；节能减排，控制大气中CO2的含量进而减轻其对全球气候变暖的影响是当下21世纪人类面对的众多重大挑战之一。因此，怎样能有效的捕捉和利用CO2，在相对温和的条件下对其进行物理吸附或化学固定是当今的研究热点问题之一。
CO2是一种无毒、廉价、可再生且储量丰富的C资源，对其进行资源化利用转化成常用化学产品、燃料及材料具有十分广阔的应用前景。CO2通过环加成反应与环氧化合物生成相应的环状碳酸酯是CO2资源化利用的重要方式之一。反应得到的产物环状碳酸酯是一种重要的工业原料，该类化合物可用于极性非质子溶剂、聚碳酸酯和聚氨酯的单体及药物中间体等等。但是由于CO2自身所具有的热力学稳定性和动力学惰性，因此需要有效的驱动力才能实现CO2的高效转化，所以越来越多种类的催化剂被用来催化CO2的环加成反应，其中包括金属配合物、金属卤化物、分子筛、Lewis酸或碱、离子液体等等。尽管目前已报道的催化剂种类繁多，但是仍然存在催化剂合成成本相对较高、制备相对困难、反应条件极为苛刻等系列问题。因此，在相对温和的反应条件下以简便可行的方法催化环氧化合物与CO2反应制备环状碳酸酯具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决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、反应条件苛刻等技术问题，提供一种苄基咪唑盐离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种苄基咪唑盐离子液体，结构式为即氯化-1-(2-甲基苄基)-3-甲基咪唑盐。
利用上述苄基咪唑盐离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，将所述苄基咪唑盐离子液体与环氧化合物按照0.1～1：100的摩尔比加入高压反应釜中，通入CO2至高压反应釜内的压力为1～5MPa，100～150℃的温度下恒温恒压反应1～5h，后处理即得环状碳酸酯。
上述的方法，所述环氧化合物的结构式为其中R为H、CH3、CH2Cl或
本发明的有益效果如下：
本发明所述苄基咪唑盐离子液体的催化剂活性高，在不再加入其他助催化剂和溶剂的情况下，该离子液体中阳离子活性基团与阴离子协同催化，实现高效率、高选择性地合成环状碳酸酯，且催化合成工艺简单，反应条件温和，所制备的环状碳酸酯的产率为94.91％。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
本发明所述苄基咪唑盐离子液体催化剂的合成方法如下：取0.15mol的1-甲基咪唑溶于干燥后的10mL乙腈中，通过恒压漏斗缓慢滴加用乙腈溶解的2-甲基氯化苄40ml(0.25mol/L)。在黑暗条件下，采用氮气保护且40℃恒速搅拌，反应20h；反应结束后，浓缩溶剂，然后用干燥的乙酸乙酯洗涤三次，再用乙醚洗涤三次，过滤，所得粗产物先通过环己烷带水，然后在50℃真空干燥12h，得纯净的产物氯化-1-(2-甲基苄基)-3-甲基咪唑盐离子液体，即苄基咪唑盐离子液体。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:9.36(s,J＝1.7Hz,1H),7.81(d,J＝1.8Hz,1H),7.78(d,J＝1.8Hz,1H),7.26(m,,4H),5.50(s,2H),3.89(s,3H),2.32(s,3H).
利用上述苄基咪唑盐离子液体催化合成环状碳酸酯的实施例
实施例一：
苄基咪唑盐离子液体催化合成环状碳酸酯的方法按照以下步骤进行：
向100mL高压反应釜内加入0.080g苄基咪唑盐离子液体催化剂，然后再加入10mL环氧化合物，所述的环氧化合物为环氧丙烷，通入CO2至高压反应釜内的压力为2MPa，升温至130℃，恒温恒压反应4小时。反应结束后将高压反应釜冷却至室温，缓慢放出CO2，产物经减压蒸馏(除去未反应的环氧丙烷)，过滤分离催化剂与产物，从而得到碳酸丙烯酯。
本实施例的反应方程式如下：
经过气相色谱-质谱联用仪进行定性分析，本实施例中生成的碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率94.91％。
实施例二：
本实施例与实施例一不同的是所述苄基咪唑盐离子液体的用量为0.318g，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率98.33％。
实施例三：
本实施例与实施例一不同的是所述苄基咪唑盐离子液体的用量为0.160g，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率97.09％。
实施例四：
本实施例与实施例一不同的是所述苄基咪唑盐离子液体的用量为0.106g，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率95.19％。
实施例五：
本实施例与实施例一不同的是所述苄基咪唑盐离子液体的用量为0.063g。其他步骤与实施例一相同。生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率89.15％。
实施例六：
本实施例与实施例一不同的是所述苄基咪唑盐离子液体的用量为0.053g。其他步骤与实施例一相同。生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率83.77％。
实施例七：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为100℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率55.19％。
实施例八：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为110℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率62.61％。
实施例九：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为120℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率85.34％。
实施例十：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为130℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率94.91％。
实施例十一：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为140℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率91.46％。
实施例十二：
本实施例与实施例一不同的是反应温度为150℃，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率90.64％。
实施例十三：
本实施例与实施例一不同的是高压釜内的压力为1MPa，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率41.46％。
实施例十四：
本实施例与实施例一不同的是高压釜内的压力为2MPa，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率94.91％。
实施例十五：
本实施例与实施例一不同的是高压釜内的压力为3MPa，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率92.58％。
实施例十六：
本实施例与实施例一不同的是高压釜内的压力为4MPa，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率89.91％。
实施例十七：
本实施例与实施例一不同的是高压釜内的压力为5MPa，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率77.92％。
实施例十八：
本实施例与实施例一不同的是反应时间为1h，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率68.08％。
实施例十九：
本实施例与实施例一不同的是反应时间为2h，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率79.74％。
实施例二十：
本实施例与实施例一不同的是反应时间为3h，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率90.89％。
实施例二十一：
本实施例与实施例一不同的是反应时间为4h，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率94.91％。
实施例二十二
本实施例与实施例一不同的是反应时间为5h，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸丙烯酯的选择性大于99％，收率95.03％。
实施例二十三：
本实施例与实施例一不同的是所述环氧化合物为环氧乙烷，最后得到碳酸乙烯酯，其他步骤与实施例一相同，生成碳酸乙烯酯的选择性大于99％，收率95.93％。
本实施例反应方程式为:
实施例二十四：
本实施例与实施例一不同的是所述环氧化合物为环氧氯丙烷，最后得到4-氯甲基-[1,3]二氧环戊-2-酮，其他步骤与实施例一相同，生成4-氯甲基-[1,3]二氧环戊-2-酮的选择性大于99％，收率88.73％。
本实施例反应方程式为:
实施例二十五：
本实施例与实施例一不同的是所述环氧化合物为氧化苯乙烯，最后得到4-苯-[1,3]二氧环戊-2-酮，其他步骤与实施例一相同，生成4-苯-[1,3]二氧环戊-2-酮的选择性大于99％，收率90.49％。
本实施例反应方程式为:
实施例二十六：
本实施例与实施例一不同的是所述环氧化合物为氧化环己烷，最后得到环己基[1,3]二氧环戊-2-酮，其他步骤与实施例一相同，生成环己基[1,3]二氧环戊-2-酮的选择性大于99％，收率61.41％。
本实施例反应方程式为:
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。