一種質(zhì)子化吡唑類離子液體及利用其催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種質(zhì)子化吡唑類離子液體，其特征在于，結(jié)構(gòu)式為

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種質(zhì)子化吡唑類離子液體及利用其催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法
本專利技術(shù)屬于綠色化工合成
，具體涉及一種質(zhì)子化吡唑類離子液體及利用其催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法。
技術(shù)介紹
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，CO2的產(chǎn)生對地球環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響，由此造成的溫室效應(yīng)受到了各國的廣泛關(guān)注。因此控制大氣中CO2的含量，減輕其對溫室效應(yīng)的影響已成新世紀(jì)人類亟待解決的重大問題之一。所以在此形勢下，有效的捕捉和利用CO2成為當(dāng)前CO2化學(xué)固定的研究熱點。CO2作為一種廉價豐富的可再生資源，通過環(huán)加成反應(yīng)與環(huán)氧化合物轉(zhuǎn)化合成環(huán)狀碳酸酯是最有前景的方法之一。合成的環(huán)狀碳酸酯是一種重要的化工原料，在極性溶劑、電解液、醫(yī)藥和精細(xì)化工中間體合成方面都有著廣泛的應(yīng)用。由于CO2具有一定的化學(xué)惰性，因此該環(huán)加成反應(yīng)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于研發(fā)能夠活化CO2的高效催化劑。盡管人們已經(jīng)研發(fā)了多種用于催化CO2和環(huán)氧化合物合成環(huán)狀碳酸酯的催化劑體系，如金屬配合物、金屬氧化物、離子液體、金屬鹽等，但仍存在催化劑成本昂貴、使用有毒的有機溶劑、反應(yīng)條件苛刻、合成過程復(fù)雜等問題。因此，以簡單易操作的方法，尋求環(huán)境友好、活性高、反應(yīng)條件溫和且高效廉價的催化體系對催化CO2與環(huán)氧化合物合成環(huán)狀碳酸酯顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有合成環(huán)狀碳酸酯的方法中使用有毒的有機溶劑、催化劑昂貴、合成過程復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻等技術(shù)問題，提供了一種質(zhì)子化吡唑類離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種質(zhì)子化吡唑類離子液體，結(jié)構(gòu)式為其中R1為CH3或H，R2為CH3或H。上述質(zhì)子化吡唑類離子液體的制備方法，將氫溴酸加入吡唑類化合物中，攪拌反應(yīng)15～30h，后處理即得；所述吡唑類化合物的結(jié)構(gòu)式為其中R1為CH3或H，R2為CH3或H；吡唑類化合物與氫溴酸的摩爾比為1∶1～4。利用上述質(zhì)子化吡唑類離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯的方法，將所述質(zhì)子化吡唑類離子液體與環(huán)氧化合物按照1∶10～300的摩爾比加入高壓反應(yīng)釜中，通入CO2至高壓反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為1～4MPa，100～150℃的溫度下恒溫恒壓反應(yīng)1～4h，后處理即得環(huán)狀碳酸酯。上述的方法，所述環(huán)氧化合物的結(jié)構(gòu)式為其中R為H、CH3、CH2Cl或本專利技術(shù)的有益效果如下：與現(xiàn)有方法比較，本專利技術(shù)方法反應(yīng)條件溫和，催化過程中沒有使用任何有機溶劑，是一個環(huán)境友好型的催化反應(yīng)過程。此外，本專利技術(shù)合成工藝簡單，催化劑反應(yīng)活性高。本專利技術(shù)使用質(zhì)子化吡唑類離子液體催化劑催化合成環(huán)狀碳酸酯，環(huán)狀碳酸酯的選擇性較高，通過減壓蒸餾的方法可將催化劑與環(huán)狀碳酸酯產(chǎn)物分離，經(jīng)分離后的催化劑可循環(huán)使用從而降低了催化劑合成及生產(chǎn)的成本。因此本專利技術(shù)方法制備環(huán)狀碳酸酯具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點，具有非常好的工業(yè)應(yīng)用前景。具體實施方式為了使本專利技術(shù)的技術(shù)目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作出進(jìn)一步的說明。一、本專利技術(shù)所述質(zhì)子化吡唑類離子液體的制備實施例如下：實施例1-1：所述質(zhì)子化吡唑類離子液體為1-甲基吡唑氫溴酸鹽。本實施例中1-甲基吡唑氫溴酸鹽的制備方法如下：將1.23g(15mmol)1-甲基吡唑和3.102g(18mmol)氫溴酸分別加入100mL三頸瓶，攪拌15～30h；反應(yīng)結(jié)束后，除水，產(chǎn)物用乙酸乙酯洗滌，干燥得到淺黃色固體1-甲基吡唑氫溴酸鹽離子液體，產(chǎn)率93％。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.78(d,J＝2.2Hz,1H),7.55(d,J＝2.0Hz,1H),6.29(t,J＝2.2Hz,1H),5.30(s,8H),3.86(s,3H).13CNMR(101MHz,D2O)δ:136.16,134.44,107.76,37.72.MS(ESI):m/z:83[M-Br]+。實施例1-2：所述質(zhì)子化吡唑類離子液體為1,3-二甲基吡唑氫溴酸鹽。本實施例中1,3-二甲基吡唑氫溴酸鹽的制備方法如下：將1.442g(15mmol)1,3-二甲基吡唑和3.102g(18mmol)氫溴酸分別加入100mL三頸瓶，攪拌15～30h；反應(yīng)結(jié)束后，除水，產(chǎn)物用乙酸乙酯洗滌，干燥得到白色固體1,3-二甲基吡唑氫溴酸鹽離子液體，產(chǎn)率83％。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ：7.83(d,1H),6.22(d,J＝2.6Hz,1H),3.85(s,J＝2.0Hz,3H),2.23(s,3H).13CNMR(101MHz,D2O)δ:146.04,136.48,107.18,37.31,10.26.MS(ESI):m/z:97[M-Br]+。實施例1-3：所述質(zhì)子化吡唑類離子液體為1,5-二甲基吡唑氫溴酸鹽。本實施例中1,5-二甲基吡唑氫溴酸鹽的制備方法如下：將1.442g(15mmol)1,5-二甲基吡唑和3.102g(18mmol)氫溴酸分別加入100mL三頸瓶，攪拌15～30h；反應(yīng)結(jié)束后，除水，產(chǎn)物用乙酸乙酯洗滌，干燥得到白色固體1,5-二甲基吡唑氫溴酸鹽離子液體，產(chǎn)率70％。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.47(d,1H),6.14(d,J＝1.9Hz,1H),3.75(d,J＝2.1Hz,3H),2.27(d,J＝2.6Hz,3H).13CNMR(101MHz,D2O)δ:146.08,132.88,107.70,34.86,10.19.MS(ESI):m/z:97[M-Br]+。實施例1-4：所述質(zhì)子化吡唑類離子液體為1,3,5-三甲基吡唑氫溴酸鹽。本實施例中1,3,5-三甲基吡唑氫溴酸鹽的制備方法如下：將1.652g(15mmol)1,3,5-三甲基吡唑和3.102g(18mmol)氫溴酸分別加入100mL三頸瓶，攪拌15～30h；反應(yīng)結(jié)束后，除水，產(chǎn)物用乙酸乙酯洗滌，干燥得到白色固體1,3,5-三甲基吡唑氫溴酸鹽離子液體，產(chǎn)率96％。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ：6.27(s,J＝3.9Hz,1H),3.82(s,J＝1.9Hz,3H),2.31(s,3H),2.27(s,3H).13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ：144.36,137.55,106.94,35.53,12.33,10.95.MS(ESI):m/z111[M-Br]+二、本專利技術(shù)所述環(huán)狀碳酸酯的制備實施例如下：實施例2-1：質(zhì)子化吡唑類離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯的方式按照以下步驟進(jìn)行：向100mL高壓反應(yīng)釜內(nèi)加入質(zhì)子化吡唑類離子液體，再加入5mL環(huán)氧化合物，所述質(zhì)子化吡唑類離子液體與環(huán)氧化合物的摩爾比為1∶100，密閉高壓釜，通入CO2至高壓反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為2MPa，升溫至反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度為130℃，恒溫反應(yīng)4h。反應(yīng)結(jié)束后將高壓反應(yīng)釜冷卻至室溫，緩慢放出CO2，產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾(除去未反應(yīng)的環(huán)氧丙烷)，得到碳酸丙烯酯，產(chǎn)率69.7％。本實施例所述的質(zhì)子化吡唑類離子液體為1-甲基吡唑氫溴酸鹽。本實施例所述的環(huán)氧化合物為環(huán)氧丙烷。本實施例的反應(yīng)方程式如下：實施例2-2：本實施例與實施例2-1不同的是所述的質(zhì)子化吡唑類離子液體為1,3-二甲基吡唑氫溴酸鹽。其他步驟和參數(shù)與實施例2-1相同，得到得碳酸丙烯酯產(chǎn)率為65.0％實施例2-3：本實施例與實施例2-本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種質(zhì)子化吡唑類離子液體，其特征在于，結(jié)構(gòu)式為

【技術(shù)特征摘要】
1.一種質(zhì)子化吡唑類離子液體，其特征在于，結(jié)構(gòu)式為其中R1為CH3或H，R2為CH3或H。2.權(quán)利要求1所述質(zhì)子化吡唑類離子液體的制備方法，其特征在于，將氫溴酸加入吡唑類化合物中，攪拌反應(yīng)15～30h，后處理即得；所述吡唑類化合物的結(jié)構(gòu)式為其中R1為CH3或H，R2為CH3或H；吡唑類化合物與氫溴酸的摩爾比為1∶1～4。3.利用權(quán)利要求1或2所述質(zhì)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張敬來，王騰飛，任鐵鋼，王麗，黎桂輝，馬源，
申請(專利權(quán))人：河南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：河南,41