一種利用離子液體催化CO2合成非環碳酸酯類化合物的方法與流程

2023-05-11 07:10:21 2

本發明屬於非環碳酸酯類化合物的合成技術領域，具體涉及一種利用離子液體催化CO2合成非環碳酸酯類化合物的方法。

背景技術：

CO2是環境友好、儲量豐富、廉價、無毒、不可燃的可再生C1資源，通過新化學鍵的構築，在燃料合成、材料製備及化工產品的生產中有廣闊的應用前景。然而，由於自身熱力學和動力學的穩定性，CO2的轉化受到一定的限制。關鍵問題在於尋找新的催化體系將其有效的活化。

離子液體（英文縮寫：ILs）由有機陽離子和無機/有機陰離子組成，由於其具有獨特的性質而被應用到許多領域，例如：具有較高化學和熱穩定性，較低的蒸氣壓，易循環使用和性質可調控。特別是，特殊功能離子液體通過設計和選擇新型離子可以賦予離子液體獨特的性能，這些離子液體在CO2活化和轉化方面表現出優異的性質。例如，超強鹼衍生的質子性離子液體在溫和的條件下可以作為一種出色的介質進行快速可逆的捕集CO2，這種捕集方式可以有效地將CO2活化，降低其反應活化能。

非環碳酸酯是一類重要的化合物，其具有廣泛的用途，可以用於農藥、有機溶劑、有機合成中間體等。因此，非環碳酸酯類化合物的合成受到了人們的關注。直接利用CO2與丙炔醇胺類化合物反應合成這些化合物的路線是一種原子經濟性反應。到目前為止，只有卡賓催化劑能有效的活化CO2並將其轉化成目標分子。然而，該催化劑存在以下缺點：催化效率不高（80%），催化劑製備複雜，催化劑難以循環使用等。基於上述催化劑的局限性，急需開發合成非環碳酸酯類化合物簡便、高效、經濟實用且綠色環保的新方法。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供了一種利用離子液體催化CO2合成非環碳酸酯類化合物的方法，該方法操作簡便，條件溫和，產物產率高（高達99%），催化劑製備簡單且易循環再利用。

本發明為解決上述技術問題採用如下技術方案，一種利用離子液體催化CO2合成非環碳酸酯類化合物的方法，其特徵在於具體步驟為：以丙炔醇類化合物1為原料，以離子液體為溶劑和催化劑，於0.5MPa、50℃在CO2氣氛中攪拌反應18h製得非環碳酸酯類化合物，該合成方法中的反應方程式為：

其中R1和R2均為C1-6直鏈或支鏈烷基，催化劑為[DBUH][2-OPy]，2-OPy代表2-羥基吡啶。

進一步優選，所述的R1為甲基、乙基、異丙基或異丁基，R2為甲基或乙基。

進一步優選，所述的丙炔醇類化合物與催化劑的投料摩爾比為1:0.3。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明合成過程為一步反應且不需要使用溶劑，操作簡便，避免了由於多步反應中使用多種試劑和對各步中間體的純化處理而造成的資源浪費和環境汙染問題；

2、反應條件溫和且操作簡便，產率高達99%；

3、產物分離只需簡單的萃取即可得到純淨的目標化合物；

4、所用催化劑製備簡單即通過簡單的酸鹼中和就可得到，催化劑還可重複使用。

因此，本發明為非環碳酸酯類化合物的合成提供了一種高效、經濟適用且綠色環保的方法。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明上述內容實現的技術均屬於本發明的範圍。

實施例1

在50mL的梨形瓶中加入1a（1mmol），催化劑[DBUH][2-OPy]（0.3mmol），在CO2氣氛0.5MPa下加熱至50℃，攪拌反應18h，反應完畢後，加少量水，正己烷萃取，乾燥旋幹得油狀產物2a，收率99%。

實施例2

在50mL的梨形瓶中加入1b（1mmol），催化劑[DBUH][2-OPy]（0.3mmol），在CO2氣氛0.5MPa下加熱至50℃，攪拌反應18h，反應完畢後，加少量水，正己烷萃取，乾燥旋幹得油狀產物2b，收率99%。

實施例3

在50mL的梨形瓶中加入1c（1mmol），催化劑[DBUH][2-OPy]（0.3mmol），在CO2氣氛0.5MPa下加熱至50℃，攪拌反應18h，反應完畢後，加少量水，正己烷萃取，乾燥旋幹得油狀產物2c，收率93%。

實施例4

在50mL的梨形瓶中加入1d（1mmol），催化劑[DBUH][2-OPy]（0.3mmol），在CO2氣氛0.5MPa下加熱至50℃，攪拌反應18h，反應完畢後，加少量水，正己烷萃取，乾燥旋幹得油狀產物2d，收率92%。

實施例5

在50mL的梨形瓶中加入1e（1mmol），催化劑[DBUH][2-OPy]（0.3mmol），在CO2氣氛0.5MPa下加熱至50℃，攪拌反應18h，反應完畢後，加少量水，正己烷萃取，乾燥旋幹得油狀產物2e，收率90%。

以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的範圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的範圍內。