[发明专利]一类环氧乙烷及其衍生物与CO2生成环状碳酸酯的反应

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一类环氧乙烷及其衍生物与CO₂生成环状碳酸酯的反应。

背景技术

CO₂气体是人类活动中最主要的温室气体。随着温室效应的日益严重，人们对二氧化碳的处理及吸收给予了越来越多的关注。目前减少大气层中的CO₂方法主要有两大类：发展新型高效的CO₂分离回收技术、CO₂封存技术、固定源和流动源的减排CO₂工艺技术，提高能效和新型能源技术等；利用CO₂作为一种碳资源合成附加价值较高的化工产品或材料，因此将其固定或者采用化学转化的方法转变成有机物对我们人类的发展进步有重大的意义。

碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate，简称EC)又称1,3-二氧杂环戊酮或碳酸乙撑酯、乙二醇碳酸酯,与其他环状碳酸酯一样，是一种性能优良的有机高沸点溶剂和有机化学合成的中间体，是有机化学工业的一种基础原料，被广泛应用于印染、纺织、电化学及高分子合成等领域。近年来，研究发现碳酸乙烯酯还可被用于高附加值的高能电池电解液，以及碳酸二甲酯(DimethylCarbonate，简称DMC)和乙二醇(EthyleneGlyco，简称EG)的合成中。这些都显示出了EC的应用前景和市场对其旺盛的需求。环氧乙烷及其衍生物和二氧化碳在催化剂作用下可以生成相应的环状碳酸酯，不仅益于解决CO₂气体排放带来的污染问题，而且可以补充市场对环状碳酸酯的需求。值得注意的是，目前已经报道的反应方法大多要求高温高压（5-9MPa，155-200℃）以及反应时间较长等比较苛刻的反应条件，使得工业化生产难以进行，且环氧乙烷在常温下是气体，易于聚合，因此，提高反应产率及产物的选择性，改善反应条件以便于用于大规模工业生产中是目前急需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一类环氧乙烷及其衍生物与CO₂生成环状碳酸酯的反应，该反应是在较温和的条件下得到较高的反应产率和选择性，为实现工业化提高一个良好可行的参考。

本发明提供了一类环氧乙烷及其衍生物与CO₂生成环状碳酸酯的反应，在反应釜中加入一定量的催化剂（CMP-M）、助催化剂以及一定量的环氧烷烃及其衍生物，然后冲入一定压力的二氧化碳气体，反应得到环状碳酸酯。其中，环氧烷烃及其衍生物、助催化剂和CMP-M的物质的量比约为500-2000：1-50：1。

本发明的反应方程式如下：

其中，R为氢基、苯基、丁基、葵基、醇甲基、1-丁烯基、乙氧基羰基、甲氧乙炔基或苯氧甲基；R’为氢基、甲基或苯基。

本发明提供的环氧乙烷及其衍生物与CO₂生成环状碳酸酯的反应，所述环氧烷烃及其衍生物为环氧乙烷、环氧丙醇、1,2-环氧十二烷、1,2-环氧-6-己烯、2-（甲氧基乙炔基）环氧乙烷、2-（苯氧基）环氧丙烷、1,2,7,8-二环氧辛烷、反式-1,2-二甲基环氧乙烷、反式-1,2-二苯基环氧乙烷、1,2-环氧环己烷、反式-1,1-二甲基环氧乙烷、1,1-二甲基环氧乙烷中的一种或多种。

所述的1,2-环氧环己烷，1,2,7,8-二环氧辛烷两个化合物与二氧化碳反应的方程式如下：

本发明提供的环氧乙烷及其衍生物与CO₂生成环状碳酸酯的反应，所述催化剂（CMP-M）为一类金属络合共轭微孔高分子聚合物；

该金属络合共轭微孔高分子聚合物是指由Salen-M与炔基苯进行聚合反应得到催化剂（CMP-M）；具体为先将Salen用不同的金属盐（CrCl₂、Et₂Zn、Cu(OAc)₂、Co（OAc）₂、Et₃Al）处理后得到相应的金属络合物Salen-Cr-Cl、Salen-Zn、Salen-Cu、Salen-Co-OAc、Salen-Al，然后将它们与炔基苯（1,3,5-三炔基苯，四炔基苯甲烷，对二炔基苯）进行聚合反应得到相应金属的共轭微孔高分子聚合物（CMP-M）。

其中，M是金属钴(Co)、锌(Zn)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)中的一种或多种；Salen是(R,R)-N,N’-双(5-溴-3-叔丁基-2-羟基苯甲醛)-1,2-环己二胺及衍生物。Salen-M为由Salen和M金属盐生成的金属络合物。