[发明专利]N,N‑二烷基不对称吡唑离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一类种N,N-二烷基不对称吡唑离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法。

背景技术

离子液体是完全由离子组成的一类特殊的室温或接近室温的液体熔融盐。近年来，离子液体由于其特殊的结构和理化性能，逐渐成为特殊功能新材料领域和催化领域的研究热点。此外，它也是一种良好的溶剂。许多离子液体作为在无金属和无溶剂条件下的高效催化剂，被用来活化环氧化合物与CO₂的环加成反应。通过改变阴阳离子的不同组合，可以设计众多不同类型的离子液体。在数量庞大的离子液体体系中，关于吡唑离子液体的研究虽然不是最多，但其展现的优良性能逐渐引起科学界的关注。近些年来，已有一些吡唑离子液体被设计与合成出来，并被应用于电化学、有机催化反应、有机功能材料和表面活性剂等领域。

随着社会经济和工业化进程的快速发展，化石燃料正在逐渐枯竭。而CO₂作为廉价、无毒、丰富和可再生的C1资源，众多方法被用来尝试转化CO₂生成有用的化工产品，比如甲烷、羧酸、碳氢化合物和环状碳酸酯。环状碳酸酯可广泛应用于许多领域，如:锂离子电池的电解质、非质子极性溶剂、脱脂剂，以及合成聚碳酸酯和聚亚安酯的有价值单体。但由于CO₂自身内在的热力学稳定性和动力学惰性，需要有效的驱动力实现CO₂的高效转化，因此许多催化剂被用来催化CO₂的环加成反应，包括分子筛、金属卤化物、金属配合物、Lewis酸或碱、离子液体等。尽管报道的催化剂种类很多，仍存在催化剂成本较高、制备困难、反应条件苛刻等问题。因此，以简单可行的方法在相对温和的反应条件下催化环氧化合物与CO₂反应制备环状碳酸酯具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一类N,N-二烷基不对称吡唑离子液体、以及利用其催化合成环状碳酸酯的方法，该方法反应条件温和，催化剂活性高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

N,N-二烷基取代不对称吡唑离子液体，其具有如下任一所示的结构式：

式中X为Br或I。

一种利用上述吡唑离子液体催化合成环状碳酸酯的方法，其以环氧化合物和CO₂为原料，以吡唑离子液体为催化剂，通过CO₂环加成反应合成环状碳酸酯；具体为：将吡唑离子液体与环氧化合物按1∶100～500的摩尔比加入高压反应釜中，通入CO₂至压力为0.5～4MPa，然后在温度90～150℃的条件下恒温恒压反应1～5h，反应结束经后处理得到环状碳酸酯。

具体的，所述环氧化合物为式中R可以为H、CH₃、CH₂Cl、C₆H₅、CH₂OH、CH₂OCH₂CH＝CH₂或CH₂OC₆H₅。

进一步优选的，所述吡唑离子液体与环氧化合物的摩尔比为1∶100～300，其中更优选的，两者的摩尔比为1∶100。

进一步的，通入CO₂至高压反应釜内的压力为1～4MPa，其中更优选的，压力为2MPa。

本发明方法的反应通式如下：

其中，R为环氧化合物的取代基，可以为-H、-CH₃、-CH₂Cl、-C₆H₅、-CH₂OH、-CH₂OCH₂CH＝CH₂、-CH₂OC₆H₅中的任意一种。

本发明方法在相对温和的反应条件下进行，并高效高选择性的实现由CO₂和环氧化合物环加成反应合成碳酸酯。和现有技术相比，本发明的优点在于：