[发明专利]一种环状碳酸酯的合成方法

说明书

本发明公开了一种环状碳酸酯的制备方法，属于绿色催化合成技术领域。环氧化物和二氧化碳经本发明的催化剂催化得到所述环状碳酸酯，本发明合成方法简单、成本低、催化剂具有无金属、无卤素的特点、反应条件温和。

技术领域

本发明属于有机催化技术领域，具体涉及一种环氧化物固定二氧化碳合成环状碳酸酯的方法。

背景技术

二氧化碳作为一种温室气体之一，在大气中的浓度日益增加，到目前已经成为了难以忽视的问题。二氧化碳作为一种丰富并且无毒的C原料，可以在有机领域中发挥巨大的作用。近年来，二氧化碳与环氧化物固定合成环氧碳酸酯的研究备受关注。环状碳酸酯作为一种具有较高商业价值的产品，可以用于合成聚碳酸酯，可以作为一种绿色电池电解质，或者精细化学品和药品的中间体等。

到目前为止，已经有许多催化剂被证明可以用于二氧化碳和环氧化物的反应。有机金属催化剂体系作为一种非常活跃并且选择性很好的催化剂，可以高效催化CO2和环氧化合物合成环状碳酸酯。近年来，有机化合物作为二氧化碳和环氧化物反应的催化剂报道较多，其中，大多通过卤素离子进攻开环环氧化物，与二氧化碳加成后，卤素离子离去形成碳酸酯。但是，有机金属催化剂在催化反应中有金属残留，产品中容易残留毒素，而卤素离子参与的催化反应，对一般的金属材质有腐蚀性，对环境有不利影响。而无金属，无卤素体系的催化剂报道较少，本专利旨在开发一种廉价易得的无金属，无卤素催化剂催化二氧化碳和环氧化物的反应。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可以在相对温和的条件下，将二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯的方法，该方法所用催化剂不含金属，不含卤素，不需要溶剂，合成催化剂的原料可以从天然糖精中获得。

本发明提出一种环状碳酸酯的合成方法，在吡啶类糖精盐有机催化体系下，将环氧化物和二氧化碳合成得到环状碳酸酯，所述的吡啶类糖精盐如式I或II所示：

R₁选自H、二甲氨基，R₂选自吡咯。

所述的环氧化物选自式III的结构：

其中，R₃、R₄选自H、具有1-4个碳原子的支链或直链烷基、烯丁基、苯基、卤素或烷基取代的苯基、氯或溴取代的烷基、R₅-O-CH₂-，所述的R₅选自苯基、被1～3个碳原子的烷基取代的苯基、烯丙基或1～4个碳原子的支链或直链的烷基。

所述的环氧化物，R₃、R₄选自H、正丁基、苯基、卤代苯基、R₅-O-CH₂-，所述R₅选自苯基、甲苯基、烯丙基，叔丁基或甲基。

所述的催化剂选自如下结构：

所述的环氧化物选自如下结构：

得到的环状碳酸酯的结构如下：

所述合成方法的反应温度为40-120℃，初始压力为0.1-2MPa，催化剂与环氧化物的比例为1mol％-10mol％。

所述合成方法的反应温度为120℃，初始压力为0.1MPa，催化剂与环氧化物的比例为10mol％。

所述的环状碳酸酯合成方法为向反应容器中加入环氧化物和催化剂，二氧化碳置换反应容器中的空气，充入二氧化碳至0.1-2MPa，在无溶剂条件下升温至40-120℃，反应6～24h，冷却，反应液通过柱层析得到产物环状碳酸酯。