一种用于合成环状碳酸酯的催化剂及环状碳酸酯的合成方法技术

本发明专利技术涉及催化技术领域，尤其涉及一种用于合成环状碳酸酯的催化剂及环状碳酸酯的合成方法。本发明专利技术提供了一种新的羟基季鏻盐结构的催化剂，通过选取特定类型的取代基，使得其催化效果得到明显提高，同时催化剂具有更优的稳定性能。使用本发明专利技术催化剂合成的环状碳酸酯，产品选择性可高达99.8％，收率可高达到99％；催化剂可重复利用3次以上仍保持较高的环状碳酸酯收率，催化剂稳定性佳。催化剂稳定性佳。催化剂稳定性佳。

【技术实现步骤摘要】
一种用于合成环状碳酸酯的催化剂及环状碳酸酯的合成方法


[0001]本专利技术涉及催化
，尤其涉及用于合成环状碳酸酯的催化剂及环状碳酸酯的合成方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着化石燃料的燃烧，二氧化碳对全球变暖的影响愈加严重，二氧化碳作为C1资源向高附加值化学品转化是缓解能源危机与环境问题的有效手段。较为代表性的为二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯的羰基化反应。近年来环状碳酸酯作为高附加值化学品在精细化工、锂电池制造、聚碳酸酯和聚氨酯的合成领域获得了广泛应用。环状碳酸酯的制备方法主要有光气法、酯交换法和二氧化碳与环氧化合物环加成法。而二氧化碳与环氧化合物环加成制备环状碳酸酯是一种具有100％原子经济性的绿色化学方法，一直备受学术界和工业界的关注。
[0003]在自然条件下，二氧化碳和环氧化合物将难以发生反应，或者二者反应生成环状碳酸酯的效率较低。因此，选择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。目前已报道的生产环状碳酸酯大多使用路易斯酸金属和路易斯碱组成的二元催化剂，其中所使用的路易斯金属有：碱金属卤化物，碱土金属卤化物，过渡金属盐，过渡金属配合物或四齿希夫碱金属配合物；所用的路易斯碱有有机碱，季铵盐，咪唑盐，固体碱(如金属氧化物)，冠醚，分子筛等等。这些催化剂体系或多或少的存在催化活性不高，稳定性不好，反应条件苛刻，使用毒性很强的有机溶剂，催化剂成本高等问题。因此，开发一种在反应条件温和、催化性能好、催化成本低的催化剂是环状碳酸酯合成领域亟待解决的一项技术问题。/>
技术实现思路

[0004]本专利技术针对以上技术问题，提供了一种全新的用于合成环状碳酸酯的催化剂，具有稳定性能好、催化成本低、反应高效、高选择性的优点。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种用于合成环状碳酸酯的催化剂，所述催化剂为下述结构式所示的化合物：
[0007][0008]其中，R3、R4、R5各自独立地选自氢原子和C1‑
C
16
的烷基；X为卤素原子；当n＝1时，m＝2或3；当n＝2时，m＝2；当n＝3时，m＝1。
[0009]进一步的，R3、R4、R5各自独立地选自C1‑
C4的烷基。
[0010]进一步的，X选自Cl、Br、I中的一种；优选的，X选自Cl、Br中的一种。
[0011]进一步的，所述催化剂选自下述结构式所示化合物中的一种：
[0012][0013][0014][0015][0016][0017]另一方面，本专利技术还提供一种环状碳酸酯的合成方法，所述方法以二氧化碳和环氧化合物为原料，在上述催化剂的作用下反应合成环状碳酸酯。
[0018]进一步的，所述环氧化合物的结构式为：
[0019][0020]其中，当R1＝H时，R2为H、CH3、C2H5、CH2Cl、C2H3、C4H9O、C4H9、C6H5、C7H7O的一种；当R1≠H时，所述环氧化合物为环氧环己烷。
[0021]具体的，所述环氧化合物的结构式为：
[0022][0023]进一步的，所述羟基氮杂环季铵盐与环氧化合物的摩尔比为1
×
10
‑3‑
2.5
×
10
‑3：1。
[0024]进一步的，所述反应的压力为0.1
‑
10MPa。
[0025]进一步的，所述反应的温度为40
‑
220℃。
[0026]进一步的，所述反应的时间为0.5
‑
6h。
[0027]本专利技术具有如下有益效果：
[0028](1)本专利技术提供了一种新的用于合成环状碳酸酯的催化剂，所述催化剂为羟基季鏻盐结构，所述羟基季鏻盐通过选取特定类型的取代基，使得其催化效果得到明显提高，同时催化剂具有更优的稳定性能。选用本专利技术催化剂合成的环状碳酸酯，其选择性可高达99.8％，收率可高达到99％；催化剂可重复利用3次以上仍保持较高的环状碳酸酯收率，催化剂稳定性佳。
[0029](2)本专利技术的环状碳酸酯的合成方法，通过使用羟基季鏻盐结构的催化剂，可在较温和的反应条件下高效地合成环状碳酸酯，且所述催化剂成本低、选择性高、热稳定性好，并可多次重复使用。
附图说明
[0030]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0031]图1为本专利技术实施例1所得产品的气相色谱分析结果；
[0032]图2为本专利技术实施例2所得产品的气相色谱分析结果。
具体实施方式
[0033]下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0034]本专利技术用于合成环状碳酸酯的催化剂选自以下结构式所示的化合物：
[0035][0036]其中，R3、R4、R5各自独立的选自氢原子和C1‑
C
16
的烷基；X为卤素原子；当n＝1时，m＝2或3；当n＝2时，m＝2；当n＝3时，m＝1。
[0037]具体的，所述催化剂的合成方法，以合成为例，包括以下步骤：
[0038]在磁力搅拌下，将7.5g三乙基膦(63.5mmol)和10g 2
‑
(溴甲基)
‑2‑
(羟甲基)丙烷
‑
1,3
‑
二醇(0.5mmol)的混合物在130℃加热8小时。冷却至室温后，所得固体用乙腈洗涤3次，残渣在100℃烘箱中干燥2h，得到15.58g[3
‑
羟基
‑
2,2
‑
双(羟甲基)丙基]三乙基溴化鏻，为白色粉末(收率：98％)。
[0039]本专利技术的合成环状碳酸酯的方法，以二氧化碳与环氧化合物为反应原料，其反应通式为：
[0040][0041]其中，R1、R2为环氧化合物环上的取代基，当R1＝H时，R2为H(环氧乙烷)、CH3(环氧丙烷)、C2H5(环氧丁烷)、CH2Cl(环氧氯丙烷)、C2H3(环氧丁烯)、C4H9O(2
‑
丙氧基甲基环氧乙烷)、C4H9(环氧己烷)、C6H5(环氧苯乙烷)、C7H7O(2
‑
(苯氧基甲基)环氧乙烷)的一种；当R1≠H时，所述环氧化合物为环氧环己烷。
[0042]具体的，所述环氧化合物的结构式为：
[0043][0044]所述催化剂与环氧化合物的摩尔比为1
×
10
‑3‑
2.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于合成环状碳酸酯的催化剂，其特征在于，所述催化剂选自下述结构式所示的化合物：其中，R3、R4、R5各自独立地选自氢原子和C1‑
C
16
的烷基；X为卤素原子；当n＝1时，m＝2或3；当n＝2时，m＝2；当n＝3时，m＝1。2.根据权利要求1所述的用于合成环状碳酸酯的催化剂，其特征在于，R3、R4、R5各自独立地选自C1‑
C4的烷基。3.根据权利要求1所述的用于合成环状碳酸酯的催化剂，其特征在于，X选自Cl、Br、I中的一种。4.根据权利要求1所述的用于合成环状碳酸酯的催化剂，其特征在于，所述催化剂选自下述结构式所示化合物中的一种：
5.一种环状碳酸酯的合成方法，其特征在于，以二氧化碳和环氧化合物为原料，在如权利要求1
‑
4任一项所述催化剂的催化下反应合成环状碳酸酯。6.根据权利要求5所述的环状碳酸酯的合成方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪君，曹朝伟，王帮应，涂凯，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：