[发明专利]金属离子液体及其制备方法与在催化二氧化碳环加成反应制环状碳酸酯中的应用

说明书

本发明公开了一种金属离子液体及其制备方法与在催化二氧化碳环加成反应制环状碳酸酯中的应用。该金属离子液体采用咪唑类离子液体和锌的卤素盐通过混合加热制备而成，按照投料比将各种反应物加入反应釜中，在30～90℃的温度下搅拌反应12～48h，之后用少量的二氯甲烷进行多次萃取分离，再用真空旋转蒸发仪在50℃下对萃取液进行旋蒸，除去其中的二氯甲烷和大部分水，然后将其置于真空干燥箱中除去残存的水分，干燥温度为80℃，干燥48h后即获得澄清透明的金属离子液体。该金属离子液体不仅能作为二氧化碳环加成反应良好的溶剂，而且对催化环氧化物与二氧化碳生成环状碳酸酯具有优异的催化活性和选择性。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种金属离子液体及其制备方法与在催化二氧化碳环加成反应制环状碳酸酯中的应用。

背景技术

二氧化碳作为地球上最丰富的C1资源之一，是一种无色无味无毒、不易燃烧、容易得到、可以再生、不助燃的气体，将其作为环境友好的原料来制备具有商业价值的化学品成为近些年来的研究热点。通过二氧化碳的固定可以转化为一些化学物质如有机碳酸酯、脲衍生物、恶唑烷酮、太阳能燃料和甲酸等有机物，不仅能够减少大气中二氧化碳的含量，同时又能得到具有商业价值的化工用品，带来经济效益。其中，二氧化碳与环氧化物环加成合成环状碳酸酯的过程因其原料价格低廉、具有100％原子利用率、符合“绿色化学”和“原子经济”的发展而成为最有前景和少数可工业化利用二氧化碳的途径之一。

离子液体是一类由特定的有机阳离子和无机阴离子组成的、在室温下或接近室温下呈液体状态的熔融盐。相比于传统有机溶剂，离子液体具有以下优势：1)离子液体无味、不燃，蒸汽压极低，可减少因挥发而产生的环境污染问题；2)离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积；3)可操作温度范围宽，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用。离子液体由于其特异的物理、化学性能可广泛应用于化学固定二氧化碳，特别是催化二氧化碳与环氧化物反应合成环状碳酸酯。金属盐具有简便易得、低毒、经济、结构多样等优点，己被广泛应用于活化环氧化物与二氧化碳的环加成反应。基于绿色化学理念，围绕二氧化碳与环氧化物的环加成反应展开，在充分利用二氧化碳的同时，克服传统路线中催化活性低、反应条件苛刻以及催化剂制备过程繁琐等缺陷，开发出一套绿色、安全、高效的体系具有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属离子液体及其制备方法与在催化二氧化碳环加成反应制环状碳酸酯中的应用。

本发明要求保护式II所示金属离子液体；

所述式II中，n为0～7的整数；X为Cl、Br或I。

具体的，所述式II中，n为1-3或2；

具体的，所述金属离子液体的结构式可为式III-式VII所示：

本发明提供的制备所述金属离子液体的方法，包括：将式Ⅰ所示咪唑类离子液体和锌离子卤素盐ZnX₂混合进行反应而得；

所述ZnX₂中，X为Cl、Br或I；

所述式I中，n为0～7的整数。

上述方法所述式I中，n为1-3；

所述式Ⅰ所示咪唑类离子液体和锌离子卤素盐ZnX₂的投料摩尔比为0.5～3.0；具体为2.0。

所述反应步骤中，温度为30～90℃；具体可为60℃；时间为12～48h；具体可为24或36h。