[发明专利]一种有机锡离子液体催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种有机锡离子液体催化剂的制备方法及应用，属于应用化学领域。本发明采用的有机锡离子液体催化剂，其制备方法简单，结构稳定，原料廉价易得，操作方便，环境友好，原子经济性高；该催化剂解决了酯交换过程歧化步骤中，碳酸二苯酯产品收率低、均相催化剂分离回收困难等问题。该催化剂在歧化反应中用量少，无副产物，反应时间短，产物具有较高的收率和选择性，催化剂通过离心分离或过滤分离回收循环利用，避免流失，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种有机锡离子液体催化剂的制备方法及其在合成碳酸二苯酯中的应用，属于有机合成技术领域。

背景技术

碳酸二苯酯(DPC)化合物是重要的有机碳酸酯，在制药、精细化工、材料合成等领域具有重要的研发及应用价值。在工程塑料领域，该化合物还可作为重要的中间体用于合成聚碳酸酯(PC)。目前，DPC的合成方法主要有光气法、氧化羰基化法和酯交换法。光气法使用剧毒的光气为起始原料，生产过程中排放的大量废酸废液对设备腐蚀及严重污染环境，存在安全隐患、原子经济性低等诸多缺陷，已被淘汰。氧化羰基化法虽原子利用率高，但使用贵金属Pd催化剂，生产成本较高，活性低，寿命短，而且苯酚容易被氧化，尚处在实验室研究阶段。酯交换法是指以苯酚为原料的合成方法，其中碳酸二甲酯(DMC)与苯酚酯交换法由于使用无毒、无污染的DMC为原料代替有毒光气进行酯交换反应，整个工艺过程的毒性和腐蚀性明显降低，副产物甲醇还可回收用于起始原料DMC的合成，符合绿色化学可持续发展的要求，而另一反应原料苯酚为大宗化工产品，价格低廉；因此，被认为是替代光气合成DPC最具有发展前景的绿色、经济、清洁合成路线。

DMC与苯酚酯交换合成DPC过程分为酯交换和歧化两个反应步骤，之前的研究主要针对第一步酯交换反应步骤，催化剂的活性以甲基苯基碳酸酯(MPC)和DPC总收率计算，然而研究发现第二步MPC歧化反应大都不能进行彻底，极大地制约了目标产物DPC的生成。此外，研究结果还显示适用于第一步酯交换反应的催化剂不一定对歧化反应也有好的催化效果。因此，研究歧化反应所需的催化剂也非常重要和迫切。王松林等研究了有锡化合物的催化性能，结果显示均相有机锡不利于回收，同时产物含锡残留物，影响产品纯度，污染环境(高等学校化学学报,2014,35:2177–2181)；同时还开发了金属氧化物催化剂，但催化活性相对较低，工业应用较难(Mol.Catal.,2019,468:117–124)。

综上所述，高效催化剂的开发是歧化反应步骤中合成高品质DPC的关键所在，因此，仍需开发新型的歧化反应催化剂。

发明内容

为解决现有技术中均相催化剂用量大，不易分离回收，DPC收率低的问题，本发明的目的是提供一种用于MPC歧化反应合成DPC的有机锡离子液体催化剂及其制备方法，在歧化反应中能使DPC具有较高的收率，且催化剂分离回收方便，易于循环使用。

本发明提供了一种有机锡离子液体催化剂的制备方法，催化剂的结构式如下所示：

其中：R为-H、-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₃或-CH₂CH₂CH₂CH₃；X为OH^-、BF₄^-、PF₆^-、HSO₄^-或PhSO₃^-。

本发明所述有机锡离子液体催化剂的制备方法，包括如下步骤：以纳米介孔材料、咪唑类化合物和三丁基氯化锡为原料，通过化学键接枝法合成。

进一步地，在上述技术方案中，有机锡离子液体催化剂的具体制备步骤如下：