[发明专利]制备环碳酸酯的方法

说明书

本发明的目的是提供一种制备环碳酸酯的方法，该方法具有收率高、反应条件温和的优点，在常温常压条件下催化效率高，并且反应底物广，不仅适合单取代环氧烷，还适用于双取代环氧烷。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种制备环碳酸酯的方法，包括以下步骤：式(I)的环氧烷化合物与二氧化碳在季铵盐存在下在催化剂作用下发生加成反应，得到式(II)的环碳酸酯化合物，反应式如下：

技术领域

本发明属于有机化合物的制备技术领域，具体涉及一种环碳酸酯的制备方法。

背景技术

环碳酸酯是一类具有广泛应用的化合物。工业上可以用作锂电池的电解液，也可用作聚合单体(例如合成聚氨基甲酸乙酯)以及药物合成的中间体等等。因此研究环碳酸酯的合成具有重要的意义和应用价值。

二氧化碳的转化利用是目前的研究热点之一。二氧化碳作为一种温室气体，近年来其对自然环境气候变化的影响引起了广泛的社会关注。二氧化碳具有廉价、无毒、不可燃、来源丰富等特点，通过二氧化碳的转化利用，实现二氧化碳的资源化利用，不仅可以解决它引起的温室效应问题，而且可以变废为宝。事实上，二氧化碳可作为一种非常有价值的有机合成原料。利用二氧化碳和环氧烷反应制备环碳酸酯，一方面可以有效利用二氧化碳合成有价值的有机化工产品；另一方面这一反应具有很高的原子经济性，符合绿色化学原则，因而具有很重要的研究意义。二氧化碳因其热力学稳定性，作为原料参与化学反应时往往需要高温高压等较为苛刻的反应条件，目前已有的研究表明在反应体系中加入一定量的催化剂可以降低反应的活化能，提高反应的活性。目前，对二氧化碳和环氧烷反应有催化效果的催化剂有很多种，主要有一些有机小分子和离子液体以及金属化合物作为催化剂。在这些催化剂中，金属有机化合物作为催化剂有着反应活性高，条件较温和等特点，得到了广泛的研究应用。

2007年，Michael North课题组报道氧化2.5mol％的(Salen)Al化合物与四丁基溴化铵常温常压下催化二氧化碳与氧化苯乙烯反应制备环碳酸酯，反应24小时可达98％的收率，但反应催化剂用量大，并且反应对于位阻较大的双取代环氧烷活性较低或者没有活性(参见：J.Meléndez,M.North,and R.Pasquale,Eur.J.Inorg.Chem.,2007,3323)；2010年，Arjan W.Kleij课题组报道Zn(Salphen)化合物与四丁基碘化铵在45℃，二氧化碳的压力为10大气压，二氯甲烷为溶剂下催化二氧化碳与1，2-环氧己烷反应，生成环碳酸酯，18小时可以达到80％的收率，该体系反应条件虽然温和，但需要有毒的二氯甲烷做溶剂，而且反应对双取代环氧烷没有活性(参见：A.Decortes,M.M.Belmonte,J.Benet-Buchholz andA.W.Kleij,Chem.Commun.,2010,46,4580)；2013年，Arjan W.Kleij等人报道了铝化合物与四丁基碘化铵在90℃，二氧化碳的压力为10大气压，催化二氧化碳与环氧丙烷反应制备环碳酸酯，反应2小时可达96％的收率，该体系具有较好的催化活性，但是该催化剂中所用配体的合成分离比较复杂，收率只有21％(参见：C.J.Whiteoak,N.Kielland,V.Laserna,E.C.Escudero-Adán,E.Martin and A.W.Kleij,J.Am.Chem.Soc.,2013,135,1228)；2016年Pereira等人报道了卟啉为配体的锰化合物在用量0.07mol％，温度80℃的条件下催化氧化苯乙烯和二氧化碳反应得到环碳酸酯，收率52％。该体系催化剂用量较低，但是需要50个大气压的高压条件(参见Laia Cuesta-Aluja,Javier Castilla,Anna M.Masdeu-Bultó,César A.Henriques,Mário J.F.Calvete,Mariette M.PereiraJournal of MolecularCatalysis A:Chemical,2016,489)