利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法，是以咪唑型离子液体为催化剂，氯盐为助剂，环氧化合物和烟道气中的CO2通过环加成反应合成环状碳酸酯。本发明专利技术直接利用烟道气为CO2源，无需对CO2进行提纯，有效节省能源的同时保护了环境；咪唑类离子液体作为催化剂和溶剂，活性高，稳定性好，能够重复使用等优点，使用寿命长，同时省去反应溶剂的使用，同时使环加成反应条件温和，绿色无污染；而且环加成合成转化率高，环状碳酸酯的选择性高，环状碳酸酯的收率可达97％，因此，本发明专利技术适合大规模生产，在环境催化领域有着广阔的应用前景。着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法


[0001]本专利技术涉及一种环状碳酸酯的合成方法，尤其涉及利用咪唑型离子液体催化烟道气合成环状碳酸酯的方法，属于绿色、清洁催化


技术介绍

[0002]CO2是重要的碳资源，具有贮量丰富、安全无毒、廉价易得等优点。随着经济的发展，许多工业生产中副产的CO2通常是直接排入大气中，这既浪费了碳资源，又带来了“温室效应”。随着全球气候变暖问题的日益突出，二氧化碳的资源化利用已经成为重要的科学课题。二氧化碳与环氧化合物通过环加成反应制备环状碳酸酯是二氧化碳资源化利用最有效的途径之一。但是，目前应用于此反应的CO2仍是高浓度和低浓度（烟道气）废气通过一系列除硫、除氧和除水等步骤得到的高纯CO2，在精馏制备CO2的过程中需要消耗大量的人力物力和财力。因此，直接以低浓度废气（烟道气）为CO2源，通过环氧化合物环加成制备环状碳酸酯具有极高的工业应用价值。
[0003]目前用于CO2和环氧化合物的环加成反应催化剂主要包括碱金属盐、金属配合物、分子筛和离子液体。其中离子液体以其独特的低蒸汽压、高的热稳定性和功能可设计性等物性特征，在众多催化剂中脱颖而出。但在没有有机溶剂的条件下，一般离子液体仍具有催化活性低、催化条件苛刻、合成困难等缺点。因此，在温和条件下以烟道气为CO2源，探索具有高的催化活性来催化环氧化合物发生环加成反应的高效离子液体是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法。
[0005]本专利技术制备环状碳酸酯的方法，是以咪唑型离子液体为催化剂，氯盐为助剂，环氧化合物和烟道气中的CO2通过环加成反应合成环状碳酸酯。
[0006]所述环氧化合物的结构式如下式所示：合成环状碳酸酯的反应通式为：其中R1，R2为H、CH3、CH2Cl、C2H5、n
‑
C4H9、C6H5、C4H9O和C7H7O中的任意一种。
[0007]所述烟道气中CO2含量为15%~25%，其余组成为N2，O2，NO
x
，H2O。烟道气为加成反应提供CO2源。
[0008]所述催化剂咪唑型离子液体的结构式如下：
式中，R为C
n
H
2n+2
（n为1~14的整数），X为Cl、Br、I。优选1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑溴盐。咪唑型离子液体作为催化剂的同时，也作为反应溶剂。咪唑型离子液体催化用量为环氧化合物的0.4~4mol％。
[0009]所述助剂为氯盐，包括AlCl3•
6H2O、NiCl2•
6H2O、CuCl2•
2H2O、CoCl2•
6H2O、FeCl3•
6H2O、ZnCl2，优选ZnCl2。助剂的作用主要是提高环碳酸酯的选择性。助剂氯盐的用量为环氧化合物的5~30mol%。
[0010]上述环加成合成反应压力为0.5~4.0MPa，温度为40~150℃，反应时间4
‑
8小时。
[0011]综上所述，本专利技术相对于现有技术具有以下优点：1、直接利用烟道气为CO2源，无需对CO2进行提纯，有效节省能源的同时保护了环境；2、咪唑类离子液体作为催化剂，活性高，稳定性好，能够重复使用等优点，使用寿命长，环加成合成转化率高，环状碳酸酯的选择性高，环状碳酸酯的收率可达97％；3、咪唑类离子液体同时作为溶剂，省去反应溶剂的使用，同时使环加成反应条件温和，绿色无污染。
附图说明
[0012]图1为实施例1合成的环状碳酸酯的核磁H谱图；图2为实施例1合成的环状碳酸酯的核磁C谱图；图3为实施例1催化剂离子液体的核磁H谱图；图4为实施例1催化剂离子液体的核磁C谱图；图5为实施例17合成的环状碳酸酯的核磁H谱图；图6为实施例17合成的环状碳酸酯的核磁C谱图；图7为实施例18合成的环状碳酸酯的核磁H谱图；图8为实施例18合成的环状碳酸酯的核磁C谱图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本专利技术。本专利技术中所使用的原料或组成若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法制得。
[0014]实施例1在80mL不锈钢高压反应釜中，加入500 mg1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑溴盐（结构式中n＝4），1.5 mmol环氧苯乙烷，30 mgZnCl2助剂（助剂用量为环氧化合物摩尔量的15％），密闭反应釜，充入烟道气至2.0MPa，然后由控温仪控制温度缓慢升至100℃，反应6.0h。冷却至室温，打开排气阀缓慢放出过量的烟道气，打开反应釜，加入联苯做内标，所得产物经气相色谱仪分析，所得碳酸苯乙烯酯转化率为98.7％，选择性为98.4％。
[0015]实施例2同实施例1，所用催化剂为500 mg 1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑溴盐（结构式中n＝3），其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为95.5％，选择性为97.8％。
[0016]实施例3同实施例1，所用催化剂为500 mg 1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑溴盐（结构式中n＝6），其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为97.2％，选择性为98.2％。
[0017]实施例4同实施例1，所用催化剂为500 mg 1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑溴盐（结构式中n＝8），其他条件不变，结果是所得碳酸苯乙烯酯转化率为96.4％，选择性为96.8％。
[0018]实施例5同实施例1，催化剂加入量为800 mg，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为94.3％，选择性为96.5％。
[0019]实施例6同实施例1，催化剂加入量为1000 mg，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为99.0％，选择性为98.3％。
[0020]实施例7同实施例1，不加入ZnCl2助剂其他条件不变，结果是所得碳酸苯乙烯酯转化率为95.0％，选择性为88.3％。
[0021]实施例8同实施例1，ZnCl2助剂加入量为60 mg（助剂用量为环氧化合物摩尔量的30％），其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为98.0％，选择性为98.3％。
[0022]实施例9同实施例1，温度为60℃，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率97.6％，选择性为98.8％。
[0023]实施例10同实施例1，温度为40 ℃，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为94.8％，选择性为98.0％实施例11同实施例1，反应压力为0.5 MPa，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为94.8％，选择性为98.3％实施例12同实施例1，反应压力为1 MPa，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为95.9％，选择性为98.1％实施例13同实施例1，反应压力为3 MPa，其他条件不变，所得碳酸苯乙烯酯转化率为99.0％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法，是以咪唑型离子液体为催化剂，氯盐为助剂，环氧化合物和烟道气中的CO2通过环加成反应合成环状碳酸酯。2.如权利要求1所述利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法，其特征在于：所述环氧化合物的结构式如下：其中R1，R2为H、CH3、CH2Cl、C2H5、n
‑
C4H9、C6H5、C4H9O和C7H7O中的任意一种。3.如权利要求1所述利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法，其特征在于：所述烟道气中CO2含量为15%~25%。4.如权利要求1所述利用咪唑型离子液体催化烟道气制备环状碳酸酯的方法，其特征在于：所述催化剂咪唑型离子液体的结构式如下：式中，R为C
n
H
2n+2
，n为1~14的整数，X为Cl、...

【专利技术属性】
技术研发人员：石峰，柳淑娟，崔新江，马海英，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：