二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸苯乙烯酯的方法及其催化剂技术

本发明专利技术提供一环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其包括以下步骤：a)催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯，其中用于催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的催化剂包括四乙基溴化铵和水。

Synthesis of cyclic Styrene Carbonate from carbon dioxide and epoxides and its catalysts

The invention provides a synthesis method of a cyclic styrene carbonate, which comprises the following steps: a) catalyzing the reaction of carbon dioxide and styrene oxide to produce the cyclic styrene carbonate, in which the catalyst used to catalyze the reaction of carbon dioxide and styrene oxide to produce the cyclic Styrene Carbonate includes tetraethyl ammonium bromide and water.

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸苯乙烯酯的方法及其催化剂
本专利技术涉及催化二氧化碳和环氧化合物，尤其是苯环氧乙烷，合成环状碳酸苯乙烯酯的催化剂。本专利技术还进一步涉及催化二氧化碳和苯环氧乙烷合成环状碳酸苯乙烯酯的方法。
技术介绍
二氧化碳是碳和含碳化合物氧化的最终产物，也是导致温室效应的最重要的气体。然而，同时，二氧化碳也是地球上最丰富的碳源，其具有储量大、成本低、容易获得和获得方式安全无害等优点。几十年以来，人们一直为能有效和经济利用二氧化碳而持续努力。在诸多利用方法中，利用二氧化碳与环氧化合物反应合成环状碳酸酯，是目前最有经济发展前景的二氧化碳利用方法之一。环状碳酸酯被广泛用于纺织、印染、作为中间体用于诸多有机物，如聚碳酸酯、热硬化树脂的合成、电化学和金属萃取等诸多领域。在自然条件下，二氧化碳和环氧化合物将难以发生反应，或者两者反应生成环状碳酸酯的效率极低。与其他化学反应类似，合适的催化剂能有效提高二氧化碳和环氧化合物反应生成环状碳酸酯的效率。现有用于催化二氧化碳和环氧化合物反应生成环状碳酸酯的催化剂主要有金属配合物催化剂，如4-甲基卟啉铬、离子液体催化剂，如季铵盐、金属氧化物催化剂，如氧化镁和氧化铝混合物催化剂和负载离子液体催化剂。然而，现有这些在催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯时，大多需要苛刻的反应条件，如高压、高温等。二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应中的较高反应条件大大降低了利用二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯的工艺的经济性。尤其是，现有用于催化二氧化碳和环氧化合物反应生成环状碳酸酯的催化剂大多需要利用现有和开发新的复杂制备工艺制备，成本高昂和不利于大规模工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于其提供一新的能高效催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应的催化剂。本专利技术的另一目的在于其提供一用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应的催化剂，其中该催化剂在温和反应条件下仍具有较高催化活性。本专利技术的另一目的在于其提供一用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应的催化剂，其中该催化剂由现有商品试剂组成，无需研制或开发新的合成工艺去生产，其易于获得和价格低廉。换句话说，本专利技术用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应的催化剂可被视作现有化合物(或组合物)的一种新应用。本专利技术的另一目的在于其提供一用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环状碳酸酯反应的催化剂，其中组成该催化体系的至少一催化剂具有廉价、易得、环保、容易处理的优势。本专利技术的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。依本专利技术，能够实现前述目的和其他目的和优势的本专利技术包括一环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其包括以下步骤：a)催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯，其中用于催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的催化剂包括四乙基溴化铵和水。根据本专利技术的一些实施例，二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应条件包括：反应环境为1.0MPa二氧化碳压力。根据本专利技术的一些实施例，二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应条件包括：反应温度为60～100℃。根据本专利技术的一些实施例，所述反应温度为80～100℃。根据本专利技术的一些实施例，所述反应温度为100℃。根据本专利技术的一些实施例，二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应时间为1～4小时。根据本专利技术的一些实施例，所述反应时间为2～4小时。根据本专利技术的一些实施例，所述环状碳酸苯乙烯酯合成方法进一步包括以下步骤：b)分离反应产物，以获取所述环状碳酸苯乙烯酯，其中所述分离步骤包括以下步骤：b1)萃取有机相；b2)去除萃取溶剂；和b3)色谱分离，以获得所述环状碳酸苯乙烯酯。根据本专利技术的一些实施例，步骤b1用于萃取有机相的萃取溶剂为三氯甲烷，其中步骤b3通过柱色谱分离的方式获取所述环状碳酸苯乙烯酯。根据本专利技术的一些实施例，所述环状碳酸苯乙烯酯合成方法进一步包括以下步骤：c)回收四乙基溴化铵，以便被循环利用。根据本专利技术的一些实施例，所述四乙基溴化铵为循环利用的回收物。根据本专利技术的一些实施例，四乙基溴化铵的用量是所述环氧苯乙烷用量的0.01倍摩尔量。根据本专利技术的一些实施例，水的用量是所述环氧苯乙烷用量的0.01倍摩尔量。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一用于催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成环状碳酸苯乙烯酯的催化体系，其包括四乙基溴化铵和水。根据本专利技术的一些实施例，所述四乙基溴化铵是被回收的催化剂。根据本专利技术的一些实施例，所述四乙基溴化铵是在催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成环状碳酸苯乙烯酯后被回收的催化剂。根据本专利技术的一些实施例，所述四乙基溴化铵和所述水的用量比例是1:1摩尔比。通过对随后的描述和附图的理解，本专利技术进一步的目的和优势将得以充分体现。本专利技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。附图说明图1阐释了根据本专利技术的一些优选实施例的一环状碳酸苯乙烯酯合成方法。图2阐释了根据本专利技术的第一个优选实施例的一环状碳酸苯乙烯酯合成方法。图3阐释了根据本专利技术的第二个优选实施例的一环状碳酸苯乙烯酯合成方法。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。本领域技术人员应理解的是，在本专利技术的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本专利技术的限制。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。为了更好地理解本专利技术，本文结合下述实施例对本专利技术进行进一步阐述。因此，下述实施例仅用于示例性地阐明本专利技术，而不应理解为对本专利技术的任何限制。根据本专利技术的具体实施例，以一催化剂催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成环状碳酸苯乙烯酯。具体地，将催化剂和环氧苯乙烷加入到一反应容器中，将二氧化碳通入该反应容器中。在预设反应条件下，环氧苯乙烷和二氧化碳在催化剂的作用下发生反应，生成环状碳酸苯乙烯酯。优选地，催化剂在二氧化碳压力条件下催化环氧苯乙烷和二氧化碳发生反应。根据本专利技术的具体实施例，该催化剂包括至少一种提供卤负离子，例如提供溴负离子的物质和至少一种氢键给体。该氢键给体具有稳定反应中间体的作用。根据本专利技术的一些实施例的一种环状碳酸苯乙烯酯合成方法包括以下步骤：A)混合环氧苯乙烷、卤化铵和水，以得到一原料混合物；B)混合二氧化碳与该原料混合物混合，以得到一反应混合物；C)搅拌该反应混合物；和D)向该反应混合物提供热量，以将所述反应混合物置于一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其特征在于，包括以下步骤：a)催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯，其中用于催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的催化剂包括四乙基溴化铵和水。

【技术特征摘要】
1.一环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其特征在于，包括以下步骤：a)催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯，其中用于催化二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的催化剂包括四乙基溴化铵和水。2.根据权利要求1所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应条件包括：反应环境为1.0MPa二氧化碳压力。3.根据权利要求1所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应条件包括：反应温度为60～100℃。4.根据权利要求3所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中所述反应温度为80～100℃。5.根据权利要求3所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中所述反应温度为100℃。6.根据权利要求1所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中二氧化碳和环氧苯乙烷反应生成所述环状碳酸苯乙烯酯的反应时间为1～4小时。7.根据权利要求5所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其中所述反应时间为2～4小时。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的环状碳酸苯乙烯酯合成方法，其进一步包括以下步骤：b)分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智强，绪连彩，王国庆，陈俊利，张艳达，徐晗，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41