[发明专利]一种脂肪环状聚碳酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种环状碳酸酯的制备方法，该方法采用烯烃、醛类、二氧化碳共转化为更有价值的环状碳酸酯化学品，其中二氧化碳处于超临界状态，既作为反应物同时又作为溶剂，该方法还采用同时活化二氧化碳和烯烃的新的复合非均相纳米催化剂材料，及其用于将二氧化碳和烯烃共同活化，实现在温和条件下高收率转化制备环状碳酸酯的目的。本发明工艺原料廉价易得，催化剂无腐蚀性，工艺过程操作简单，而无需其它反应步骤，过程高效简单易行，经济无污染，有利于环状碳酸酯的大规模工业化生产。

相关在先申请

本申请要求于2020年10月23日提交的发明名称为一种脂肪环状聚碳酸酯的制备方法，申请号为202011143857.0，的中国发明专利申请的优先权，该在先申请的全部内容以引用方式并入本文作为参考。

技术领域

本发明属于催化合成化工领域，具体涉及一种二氧化碳高值催化利用耦合烯烃催化共转化制备环状碳酸酯的方法。

背景技术

二氧化碳是一种温室气体，同时又是取之不尽用之不竭的“可再生”碳资源，基于资源综合利用和环境治理等因素考虑，二氧化碳资源化利用具有很高的应用价值和环保意义。二氧化碳的有效固定已经成为当前最具挑战性的热点课题之一，而合成甲醇、甲酸、环状碳酸酯等化学品就是其中已被广泛研究的固定途径。其中，环状碳酸酯是一种非常好的极性溶剂，在医药和精细化工中间体的合成当中有着越来越广泛的应用。同时，环状碳酸酯在可降解材料方面已经展现出曙光，例如由三亚甲基碳酸酯单体开环聚合制备而成的聚三亚甲基碳酸酯是一类无毒具有良好生物相容性、生物可降解的生物医用材料，同时由于它在体温下具有一定弹性和良好的机械加工性能，已广泛用于降解缚扎器件，体内植入材料等领域。二氧化碳直接作为碳酸酯的原料具有原料便宜，碳-氧骨架天然、环境友好的特点。

近些年来，环状碳酸酯的绿色合成的研究受到了越来越多的重视。株式会社日本触媒在JP110972/94、JP119008/94、JP153802/94报道了系列用酯交换方式制备碳酸的方法和具体工艺。南开大学开发的新型催化剂(工程塑料应用,2007(11):41-4)，可利用二氧化碳与环氧化物加成反应合成环状碳酸酯，这种高分子负载催化剂可做到一相反应、两相分离，利用二氧化碳与环氧化物加成反应合成环状碳酸酯，产品无需经过分离、纯化过程即可得到高纯度的环状碳酸酯。目前已报道的合成环状碳酸酯的方法大多是无水条件，以有机物作为溶剂，由于目前所研究催化体系仍或多或少地存在诸如单组分催化活性低、选择性不高，水稳定性不佳，反应条件苛刻，催化剂成本昂贵等缺点，难以用于工业上聚碳酸酯的大规模生产。并且由于工业相关生产中原料含有水，水的存在一定程度上有利于原料的吸收和安全使用，加快了酯化反应，CN200610169682.4公开了一种在含水条件下，制备环状碳酸酯的方法，其主要特点是以环氧化物和二氧化碳为原料，在季铵盐、卤化烷基吡啶或卤化1,3-二烷基咪唑等催化剂作用下合成环状碳酸酯的技术。

除了常规已经工业化的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯外，1-甲基三亚甲基环碳酸酯越来越受到特种材料领域研究人员的兴趣。比如，戴永波等发现1-甲基三亚甲基环碳酸酯可以通过开环聚合，制得性能优异的聚碳酸酯材料(戴永波，《稀土化合物引发1-甲基三亚甲基环碳酸酯开环聚合及机理研究》，浙江大学硕士论文，2011)，然而，其合成原料1-甲基三亚甲基环碳酸酯较为特殊，本身获取就较为困难且价格昂贵。

本发明基于原料易得、价格低廉的二氧化碳和烯烃为原料，实现高效简单的烯烃、醛类、二氧化碳共转化为更有价值的环状碳酸酯化学品，反应过程易于控制，且易于工业化生产的方法。过程反应条件温和，原子经济性好，是一种二氧化碳和丙烯的高值化利用方法。

发明内容