[发明专利]一种介孔碳cmk-3负载离子液体催化制备环状碳酸酯的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种由环氧化合物和二氧化碳环加成制备环状碳酸 酯的方法，具体为一种介孔碳cmk-3负载离子液体催化制备环状碳酸 酯的方法。

背景技术：

二氧化碳是温室效应的主要来源，同时也是一种重要的C1资源， 其吸收和利用的绿色化学无论在经济效益还是社会效益上都具有重 大意义。而合成环状碳酸酯就是一种很好的二氧化碳固定方法。环状 碳酸酯是一种非常好的极性溶剂和有机合成中间体，在医药和精细化 工产品的合成中有着广泛的应用。并且环状碳酸酯可以通过水解或醇 解的方式高选择性地生成二元醇及碳酸二甲酯等大宗化学产品，相比 旧工艺可以有效降低生产成本并节能降耗，具有良好的应用前景。

目前生产环状碳酸酯所用催化剂可分为均相催化剂和非均相催 化剂。均相催化剂(碱金属、碱土金属卤化物，主族金属和过渡金属 配合物，离子液体等)普遍存在不易回收的缺点。目前采用负载型离 子液体催化剂成为了催化该反应有效和经济的方式。负载型离子液体 通过非均相催化，有效解决了催化剂与产物的分离问题。负载型离子 液体包含物理负载及化学负载，物理负载采用的是物理吸附方式，催 化剂稳定性相对较差，易流失，而化学负载是通过离子液体和载体间 形成的化学键连结，在保证一定的催化活性的同时，具备了较高的稳 定性和使用寿命。

有序介孔碳cmk-3作为多孔无机材料，比表面积大、孔径有序、 环境友好。在分离材料、储氢材料、电极材料、模板材料、吸附材料、 传感器、催化剂载体方面应用广泛。

发明内容

本发明提供了一种介孔碳cmk-3负载离子液体催化制备环状碳 酸酯的方法，解决了现有制备环状碳酸酯过程中物理负载采用的是物 理吸附方式，催化剂稳定性相对较差，易流失的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种介孔碳cmk-3负载离子液体催化制备环状碳酸酯的方法，使 用有序介孔碳分子筛作载体负载季铵或吡啶的负载型离子液体作为 催化剂，催化环氧化合物和二氧化碳环加成合成相应的环状碳酸酯， 季铵负载型离子液体催化剂的结构式如下：

吡啶负载型离子液体催化剂的结构式如下：

其中R＝(CH₂)_n，n＝1，2或3；R₁＝H，OH，COOH，NH₂；X＝ Cl，Br，I，HCO₃，HSO₄，BF₄或PF₆。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述有序介孔碳分子筛为有 序介孔碳cmk-3。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述环氧化合物为:

其中m＝1、2、3或4，n＝0、1、2、3或4。

进一步，本发明的一种优选方案为：催化剂用量以离子液体含量 计算为环氧化合物的0.1-5mol％。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的催化反应为：反应压 力为0.1-10.0MPa，反应温度为50-160℃，反应时间为0.5-12小时。

本发明采用的吡啶负载型离子液体催化剂的制备方法：称取N- 甲基甘氨酸0.2g，吡啶-4-甲醛0.04g，0.2g有序介孔碳CMK-3置于盛有 60mL甲苯的100mL单口圆底烧瓶中，110℃油浴搅拌下反应38小时， 冷却至室温，用甲醇抽滤洗涤5次，每次20mL，将所得固体在真空条 件下70℃干燥12小时。然后称取上述固体0.18g，季铵化阴离子试剂 0.8g置于盛有30mI甲苯的50mI单口圆底烧瓶中，110℃油浴搅拌下反 应，24h，冷却至室温，用丙酮抽滤洗涤4次，每次20mI，再将所得 固体在真空条件下70℃干燥12h，既得季铵负载型离子液体催化剂。

所述的季铵负载型离子液体催化剂的制备方法：与吡啶负载型离子 液体催化剂的制备方法相同，不同之处在于：用多聚甲醛0.04g代替 吡啶-4-甲醛0.04g。

所述的季铵化阴离子试剂为2-溴乙醇，3-溴代丙酸，氯代正丙 烷等，具体的季铵化阴离子试剂可以根据催化剂的结构式推出，不在 一一列出。

本发明的有益效果：