[发明专利]一种由烯烃直接制备环状碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环状碳酸酯，具体地说是一种烯烃直接制备环状碳酸酯的方法。

背景技术

环状碳酸酯是一类性能优异的有机溶剂和重要的精细化工中间体，其应用非常广泛,可用作高能密度电池和电容的电解液,还用于合成聚碳酸酯、热硬化性树脂、合成热记录材料等。目前公开报道的环状碳酸酯的制备大多采用的是环氧化物与CO2环加成反应的方法，其制备成本较高、毒性较大。很少的文献报道了从价格低廉和毒性较小的烯烃出发直接制备环状碳酸酯的方法，虽然存在较多的问题，但一旦开发成功，将具有很大的经济价值和广阔的市场前景。

文献：Sun J M,Fujita S,Bhanage B M,Arai M.Direct oxidative carboxylation of styrene to styrene carbonate in the presence of ionic liquids[J].Catalysis Communications,2004,5:83报道了以叔丁基过氧化氢为氧化剂，四丁基溴化铵为催化剂，通入CO2，一步法由苯乙烯直接合成苯乙烯环状碳酸酯。

文献：Sun J M,Fujita S,Zhao F Y，Hasegawa M,Arai M.A direct synthesis of styrene carbonate from styrene with the Au/SiO2-ZnBr2/Bu4NBrcatalyst system[J].Journal of Catalysis,2005,230:398报道了由苯乙烯、有机过氧化氢、CO2为原料，Au/SiO2、溴化锌、四丁基溴化铵为催化体系，一步法直接合成苯乙烯环状碳酸酯。

文献：Eghbali N,Li C J.Conversion of carbon dioxide and olefins into cyclic carbonates in water[J].Green Chemistry,2007,9:213报道了以H2O2为氧化剂，N-溴代琥珀酰亚胺为环氧化催化剂，1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯为共催化剂，通入CO2，可将多种烯烃直接合成相应环状碳酸酯的方法。

发明内容

本发明的目的在于将杂多酸季铵盐催化烯烃环氧化反应和环氧化物、CO2的加成反应耦合到一起，制得环状碳酸酯。此方法具有过程简单、路线经济的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

烯烃、氧化剂、二氧化碳在有机溶剂、磷钨杂多酸季胺盐催化剂，共催化剂条件下反应得到，所述的反应过程和条件为：将烯烃、氧化剂、磷钨杂多酸季胺盐催化剂和共催化剂加入高压反应釜内，通入二氧化碳，反应温度50~80℃，反应时间2~10h，反应结束后降温至0~30℃，降压至常压，过滤催化剂，将反应液蒸馏制得环状碳酸酯。

烯烃可以是乙烯、丙烯或苯乙烯

杂多酸季胺盐催化剂的作用为催化烯烃环氧化反应，催化剂分子组成Q_mH_nPM_xO_y，Q为季胺盐阳离子，季胺盐为四丁基铵盐、十二烷基三甲基胺盐、十六烷基三甲基胺盐、十八烷基三甲基胺盐或双十八烷基二甲基胺盐中的至少一种；，金属M为W和/或Mo，1≤m≤7，1≤x≤12，0≤n≤4，10≤y≤40。

氧化剂可以是叔丁基过氧化氢水溶液、过氧化氢水溶液或溶于有机溶剂中的过氧化氢，其中有机溶剂中的过氧化氢可以通过蒸水预处理得到，其蒸水预处理过程和条件为：在250ml的三口烧瓶中加入一定量的有机溶剂和双氧水。在烧瓶上安装冷凝回流器和分水器，在常温常压下开始搅拌，缓慢升高温度至30~50℃，压力降到0.005~0.01MPa，体系开始沸腾蒸水，至分水器中的水层不再升高，停止加热减压，得到无色均一的H₂O₂-有机溶剂氧化剂。

有机溶剂是氯仿、二氯乙烷、四氯化碳、二甲基甲酰胺、苯、甲苯、二甲苯、乙腈、乙酸丁酯、磷酸三丁酯、四丁基脲、重芳烃或乙酸乙酯的至少一种。

共催化剂是可催化环氧化物和二氧化碳加成反应的盐类，为四乙基溴化铵、四乙基碘化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基碘化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基碘化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基碘化铵、溴化锌、溴化钠、碘化钠、溴化钾、碘化钾或双乙基锌的至少一种。