[发明专利]一种用于合成恶唑烷酮的双功能聚离子液体催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于合成恶唑烷酮的双功能聚离子液体催化剂的制备方法。属于有机合成化学领域，制备步骤：共聚过程：将二乙烯基苯和乙烯基咪唑碘盐在引发剂的作用下聚合，经离心分离和真空干燥后，将产物与三乙烯四胺混合后加热至100～150℃反应12h，用乙醇洗去剩余的三乙烯四胺，真空干燥得白色粉末；离子交换：取白色粉末加入至硝酸盐溶液中进行搅拌，产物用去离子水洗涤，经真空干燥得双功能聚离子液体催化剂。本发明通过离子交换将活性相金属可控地沉积在有机骨架载体中，更加绿色高效，并能呈现活性相高界面密度。此外，由于该催化剂兼具COsubgt;2/subgt;捕获和活化协同催化特性，使其在丙炔醇转化恶唑烷酮的反应中具有温和的反应条件和优异的反应活性。

技术领域

本发明属于有机合成化学领域，涉及了一种用于合成恶唑烷酮，具体的，是涉及了一种双功能聚离子液体催化剂的制备及其用于催化合成恶唑烷酮的研究。

背景技术

现有技术中，五元杂环化合物恶唑烷酮在化学和医药等领域都具有非常广泛的应用。手性4-取代的和4,5-二取代的恶唑烷酮最早被Evans用作手性助剂，从那时起，一系列含恶唑烷酮的手性助剂被开发和利用[J.Am.Chem.Soc.1981,103,2127-2129.]。此外，恶唑烷酮骨架也被视为一种重要的结构基序，广泛存在于生物活性分子和天然产物的核心片段中。例如，利奈唑胺和特地唑胺作为恶唑烷酮类抗生素，用于治疗多种抗性革兰氏阳性细菌感染。托洛沙酮能够选择性地抑制MAO-A活性，阻断5-HT和NA的代谢，广泛用于精神官能性抑郁症的治疗。由于恶唑烷酮类化合物的重要性质，引起了科学界的广泛关注，因此，恶唑烷酮类化合物的合成和转化相关研究取得了巨大的进步。

在众多合成策略中，CO₂化学固定方法是最主要的合成方法之一。从原料易得的角度来看，丙炔醇、伯胺和CO₂的三组分反应是合成恶唑烷酮类化合物最具吸引力的方法。在三组分反应中，丙炔醇与CO₂的羧基环化反应生成α-亚烷基环碳酸酯，进一步由伯胺分子内亲核攻击，后经脱水和环合生成恶唑烷酮。这种CO₂固定模式可以被认为是“亲核途径”，而不是简单的“CO₂插入途径”，能够很好的避免副反应的发生。

目前，人们致力于适用于三组分反应的高效催化体系的开发。He等[GreenChem.2014,16,1633-1638.]利用Ag₂WO₄作为催化剂，三苯基膦作为碱助剂，反应在0.5MPaCO₂压力和50℃下进行，以中等产率获得了相应的恶唑烷酮。Fei等[ACS Catal.2018,8,2519-2525.]合成了一种非互穿原基立方型磺酸基金属有机骨架材料。尽管材料具有极高的孔隙率(43％)和高度稳健性导致较高的恶唑烷酮收率(99％)，但是该催化体系中不可避免地加入了1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)碱助剂和N,N-二甲基甲酰胺溶剂。根据以往报道来看，三组分反应制备恶唑烷酮的催化体系中催化助剂和溶剂是不可缺少的，这大大降低了该反应的实用性和经济可行性。

因此，亟需寻找一种高效的催化剂来实现无溶剂无助剂条件下合成恶唑烷酮。本发明提供一种双功能聚离子液体催化剂的制备方法，该方法通过离子交换将活性相金属可控地沉积在有机骨架载体中，相比于传统方法制备地负载型催化剂，更加绿色高效，并能呈现活性相高界面密度。同时，在催化剂骨架中引入“强亲CO₂”官能团，可以显著增强骨架-CO₂相互作用。值得注意的是，该催化剂兼具CO₂捕获和活化协同催化特性致使快速的传质过程，实现了无溶剂、无助剂、温和条件下恶唑烷酮的合成。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供了一种双功能聚离子液体催化剂的制备方法，并在无溶剂无助剂条件下高效合成恶唑烷酮。同时，该催化剂具有宽底物普适性和优异的可重复使用性能。

本发明的技术方案具体如下：本发明公开了一种用于合成恶唑烷酮的双功能聚离子液体催化剂的制备方法，该催化剂具有通式(I)结构：