[发明专利]一种环碳酸酯的制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种环碳酸酯的制备方法，以双中心多孔聚合物为催化剂，催化CO₂转化为环状碳酸酯，所述双中心多孔聚合物为金属卟啉和季鏻位点的双中心非均相多孔催化剂。本发明解决了现有环碳酸酯合成用催化剂回收复杂的问题，利用含有金属卟啉和季鏻位点的双中心多孔聚合物为催化剂，实现了两种活性中心在分子水平上的结合与协同，从而将二氧化碳高效转化为环碳酸酯。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种环碳酸酯的制备方法。

背景技术

随着化石能源的大量消耗，CO₂的大量排放被认为是导致全球变暖和气候变化的主要因素。尽管CO₂对环境影响不利，但它亦是一种丰富、可再生、廉价、无毒的C1资源，可转化为各种高附加值的工业化学品。由于CO₂的低反应活性和动力学惰性，将其转化为工业化学品仍面临诸多困难和挑战。因此，广大科学家致力于开发具有显着降低的活化势垒的催化体系。

CO₂中的C原子以最高的氧化状态存在，使CO₂具有非常高的热力学稳定性和动力学惰性，导致反应条件苛刻，因此需要高效的催化体系，使其与环氧底物在较温和条件下能够高效地反应。目前已经研究出许多均相催化体系和非均相催化体系，以促进环氧底物与CO₂的环加成反应能够在温和条件下进行。在中国发明专利202011505400.X公开了一种基于功能化金属卟啉/季鏻盐双催化体系合成环碳酸酯的方法，以功能化金属卟啉作为主催化剂，以季鏻盐作为助催化剂，以环氧化物和二氧化碳作为反应底物进行环加成反应，得到环碳酸酯。在该工艺中，以功能化金属卟啉作为主催化剂，以季鏻盐作为助催化剂，形成协同催化，但是，该催化体系由两种催化剂组合而成，在反应结束后产品提纯困难，催化剂残留严重。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种环碳酸酯的制备方法，解决了现有环碳酸酯合成用催化剂回收复杂的问题，利用含有金属卟啉和季鏻位点的双中心多孔聚合物为催化剂，实现了两种活性中心在分子水平上的结合与协同，从而将二氧化碳高效转化为环碳酸酯。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种环碳酸酯的制备方法，以双中心多孔聚合物为催化剂，催化CO₂转化为环状碳酸酯，所述双中心多孔聚合物为金属卟啉和季鏻位点的双中心非均相多孔催化剂。

所述催化在无溶剂体系内反应。

所述环碳酸酯的制备方法，包括：将催化剂加入至Schlenk管中，再加入环氧底物，接上CO₂气球，在70-100℃条件下反应24-48h，得到环碳酸酯。

进一步的，所述催化剂经过滤分离、乙酸乙酯洗涤，60℃真空干燥后回收，且能够应用于下一个催化循环。

所述催化剂通过乙烯基功能化的卟啉和4-(二苯基膦基)苯乙烯单体共聚，然后经季鏻化和金属配位制备而成。

所述催化剂的制备方法包括：

步骤1，4-(二苯基膦基)苯乙烯(Ph₂PSt)的合成；以4-溴苯乙烯和二苯基氯化膦为原料制备4-(二苯基膦基)苯乙烯；

步骤2，四(4-乙烯基苯基)卟啉(VPP)的合成；以4-溴苯乙烯和N,N-二甲基甲酰胺为原料制备4-乙烯基苯甲醛；并以4-乙烯基苯甲醛和吡咯为原料制备四(4-乙烯基苯基)卟啉；

步骤3，多孔聚合物的合成：以4-(二苯基膦基)苯乙烯、四乙烯基苯基卟啉和偶氮二异丁腈为原料制备多孔有机聚合物；

步骤4，双中心多孔聚合物的合成：采用溴化物对多孔聚合物进行季鏻化，得到含有烷基的双中心多孔聚合物；然后季鏻化处理的多孔有机聚合物进行金属配位反应，得到含有季鏻化位点和金属卟啉的双中心多孔聚合物。