本發(fā)明專利技術(shù)提供一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑及其制備方法與應(yīng)用，所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的結(jié)構(gòu)式為式(Ⅱ)，所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽基本單元含有1個(gè)X和1個(gè)Y；所述X為羰基聯(lián)氮雜環(huán)，Y為二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷中的一種；所述n為3、4、5；所述R1和R2為甲基或氫；所述R3選自氯、溴或者碘離子；形成以羰基聯(lián)氮雜環(huán)為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)亞甲基相連的杯狀空間結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)解決單體濃度低和產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題。決單體濃度低和產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題。決單體濃度低和產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題。決單體濃度低和產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑及其制備方法與應(yīng)用
[0001]本專利技術(shù)涉及一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的制備方法，羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽可以作為生物基二元醇制備環(huán)狀碳酸酯產(chǎn)品催化劑。
技術(shù)介紹
[0002]隨著國(guó)家雙碳戰(zhàn)略的提出，如何利用減碳技術(shù)制備高附加值的產(chǎn)品是二氧化碳利用研究的關(guān)鍵。近些年，國(guó)外有學(xué)者報(bào)道利用離子液體或氧化鈰催化二氧化碳和二元醇反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯，但該工藝由于反應(yīng)催化體系問(wèn)題，存在單體濃度低和難分離的問(wèn)題。如Dr.Lim在EurJOC發(fā)表的文章顯示，采用傳統(tǒng)離子液體作為催化劑可以提高其催化活性，但由于催化劑與產(chǎn)品、溶劑具有較好的溶解性且單體濃度較低，因此在后續(xù)分離成為了難點(diǎn)。
[0003]綜上，現(xiàn)有催化劑在催化生物基二元醇制備環(huán)狀碳酸酯產(chǎn)品的反應(yīng)中存在催化劑與產(chǎn)品、溶劑難分離的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]專利技術(shù)目的：
[0005]本專利技術(shù)提供一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑及其制備方法與應(yīng)用，其目的在于解決單體濃度低和產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題。
[0006]技術(shù)方案：
[0007]本專利技術(shù)一方面提出一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑，所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的結(jié)構(gòu)式為式(Ⅰ)，
[0008][0009]所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽基本單元含有1個(gè)X和1個(gè)Y；
[0010]所述X為羰基聯(lián)氮雜環(huán)，Y為二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷中的一種；
[0011]所述n為3、4、5；
[0012]所述R1和R2為甲基或氫；
[0013]所述R3選自氯、溴或者碘離子；
[0014]所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽的空間結(jié)構(gòu)為以羰基聯(lián)氮雜環(huán)為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)亞甲基相連的
杯狀空間結(jié)構(gòu)。
[0015]本專利技術(shù)另一方面提出一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0016]步驟1，將原料與碳酸酯以摩爾比1：0.8
?
1.2攪拌混合，并放置于高壓釜內(nèi)，充入二氧化碳?xì)怏w，保持釜內(nèi)壓力為1
?
2MPa，60
?
90℃反應(yīng)0.5
?
1h，后停止反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾洗滌即得到中間體A；
[0017]步驟2，將中間體A與二元鹵代烴以摩爾比1：0.8
?
1.2攪拌混合放置于旋轉(zhuǎn)精化釜中；在攪拌器中，N2保護(hù)，保持自轉(zhuǎn)10
?
20rpm，公轉(zhuǎn)5
?
10rpm，反應(yīng)溫度30
?
60℃反應(yīng)0.5
?
1h，經(jīng)洗滌，濃縮并純化得羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑。
[0018]優(yōu)選的，步驟1中，碳酸酯為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或兩種。
[0019]優(yōu)選的，步驟1中，原料為羰基聯(lián)氮雜環(huán)。
[0020]優(yōu)選的，步驟2中，二元鹵代烴選自二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷中的一種。
[0021]本專利技術(shù)第三方面提出一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑在生物基二元醇制備環(huán)狀碳酸酯產(chǎn)品中作為催化劑的應(yīng)用。
[0022]本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和良好效果：
[0023]本專利技術(shù)制備了一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑，應(yīng)用于二氧化碳和二元醇制備環(huán)狀碳酸酯類產(chǎn)品的合成。該催化劑獨(dú)特的空間杯狀結(jié)構(gòu)，使單位催化劑更具有穩(wěn)定性和催化活性中心，提高了催化劑催化二氧化碳和二元醇合成環(huán)狀碳酸酯的活性、改善催化劑與產(chǎn)物分離的難題，解決了催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中易于流失的問(wèn)題。
[0024]羰基聯(lián)氮雜環(huán)經(jīng)碳酸酯處理后，與氯代烴進(jìn)行反應(yīng)，生成羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑。該催化劑具有獨(dú)特的空間杯狀結(jié)構(gòu)，使催化活性中心被有效包埋在空間結(jié)構(gòu)中。羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的特殊結(jié)構(gòu)既可以有效捕捉二氧化碳和乙二醇提高反應(yīng)物接觸效率，又可以提高單位結(jié)構(gòu)單元中催化活性中心，使其在杯狀結(jié)構(gòu)中能夠發(fā)生有效碰撞，從而解決該類單體濃度低和反應(yīng)條件苛刻的問(wèn)題。同時(shí)該催化劑利用獨(dú)特的分子大分子與產(chǎn)物不互溶特性，解決反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑分離的技術(shù)問(wèn)題，為二氧化碳和二元醇一步法制備環(huán)狀碳酸酯提供一種高效、綠色的催化劑。于此同時(shí)，該催化劑具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且其羰基聯(lián)氮雜環(huán)可以修飾，能夠?qū)崿F(xiàn)羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽分子平臺(tái)的分子吸附和選擇、催化和分離等作用。依據(jù)此方法得到羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑制備碳酸酯類選擇性90.5％，產(chǎn)率為88.1％。
附圖說(shuō)明
[0025]圖1是實(shí)施例一核磁H譜；
[0026]圖2是實(shí)施例二核磁H譜；
[0027]圖3是實(shí)施例三核磁H譜；
[0028]圖4是實(shí)施例四核磁H譜。
具體實(shí)施方式
[0029]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖更詳細(xì)的說(shuō)明本專利技術(shù)。
[0030]本專利技術(shù)從解決現(xiàn)有催化劑單體濃度低和反應(yīng)條件苛刻，產(chǎn)物分離困難等問(wèn)題出
發(fā)，設(shè)計(jì)并制備羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽，該催化劑作為一種新型多氮雜環(huán)化合物在催化和溶解性方面表現(xiàn)突出性能，在二氧化碳與生物基二元醇環(huán)化羰基化反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的利用價(jià)值。與傳統(tǒng)催化劑不同，本專利技術(shù)創(chuàng)造性地制備羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑，將催化中心結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計(jì)出由羰基聯(lián)氮雜環(huán)為結(jié)構(gòu)單元的杯狀催化劑，該催化劑可以有效利用其“杯子”能夠容納反應(yīng)物的特點(diǎn)，提高其于反應(yīng)物的接觸面積，提高反應(yīng)濃度，同時(shí)通過(guò)溶劑溶解度的差異可以將催化劑與產(chǎn)品有效分離，從根本上解決了反應(yīng)單體濃度低和難分離的問(wèn)題。發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，提高了催化劑催化二氧化碳和生物基二元醇合成環(huán)狀碳酸酯的活性、改善催化劑與產(chǎn)物分離的難題，解決了催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中易于流失的問(wèn)題。
[0031]本專利技術(shù)的一種實(shí)施例提供一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑，所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的結(jié)構(gòu)式為式(Ⅰ)，
[0032][0033]所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽基本單元含有1個(gè)X和1個(gè)Y；
[0034]所述X為羰基聯(lián)氮雜環(huán)，Y為二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷中的一種；
[0035]所述n為3、4、5；
[0036]所述R1和R2為甲基或氫；
[0037]所述R3選自氯、溴或者碘離子。
[0038]所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽的空間結(jié)構(gòu)為以羰基聯(lián)氮雜環(huán)為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)亞甲基相連的杯狀空間結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式如下所示：
[0039][0040]本專利技術(shù)的另一種實(shí)施例提供了一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0041]步驟1，將原料與碳酸酯以摩爾比1：0.8
?
1.2攪拌混合，并放置于高壓釜內(nèi)，充入二氧化碳?xì)怏w，保持釜內(nèi)壓力為1
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2MPa，60
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90℃反應(yīng)0.5
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1h，后停止反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾洗滌即得到
中間體A。
[0042]步驟2，將中間體A與二元鹵代烴以摩爾比1：0.8
?
1.2攪拌混合放置于旋轉(zhuǎn)精化釜中。在攪拌器中，N2保護(hù)，保持自轉(zhuǎn)10
?
20rpm，公轉(zhuǎn)5
?
10rpm，反應(yīng)溫度30
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60℃反應(yīng)0.5
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1h，經(jīng)洗本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑，其特征在于：所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的結(jié)構(gòu)式為式(Ⅰ)，所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽基本單元含有1個(gè)X和1個(gè)Y；所述X為羰基聯(lián)氮雜環(huán)，Y為二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷中的一種；所述n為3、4、5；所述R1和R2為甲基或氫；所述R3選自氯、溴或者碘離子；所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽的空間結(jié)構(gòu)為以羰基聯(lián)氮雜環(huán)為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)亞甲基相連的杯狀空間結(jié)構(gòu)。2.一種如權(quán)利要求1所述羰基聯(lián)氮雜環(huán)熔鹽催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1，將原料與碳酸酯以摩爾比1：0.8
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1.2攪拌混合，并放置于高壓釜內(nèi)，充入二氧化碳?xì)怏w，保持釜內(nèi)壓力為1
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2MPa，60
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90℃反應(yīng)0.5
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1h，后停止反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾洗滌即得到中間體A；步驟2，將中間體A與二元鹵代烴以摩爾比1：0.8
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王海玥，郭立穎，姚怡邦，徐鐵軍，鄭榮榮，宋曉慧，王立巖，李杰飛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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