[发明专利]一种用于制备环状碳酸酯的催化剂及其环状碳酸酯的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于制备环状碳酸酯的催化剂及其环状碳酸酯的制备方法，属于有机催化技术领域。本发明提出一种用于合成环状碳酸酯的催化剂，环氧化物和二氧化碳在糖精盐有机催化体系下，合成得到环状碳酸酯。该方法所用催化剂可以一步法即可制备，产率可达90%以上，且原料商业可得，便宜，其中糖精一种天然绿色产物。同时，该类催化剂不含金属，不含卤素，可以在相对温和的条件下，合成环状碳酸酯。

技术领域

本发明属于有机催化技术领域，具体涉及一种环氧化物固定二氧化碳合成环状碳酸酯的催化剂及其方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)的化学固定化将有助于找到降低大气中CO₂浓度的方法。自工业革命以来，大气中的二氧化碳含量从280ppm上升到419ppm。将CO₂固定在高附加值化学品中，特别是将CO₂环加成环氧化物(CCE)反应，因其高原子经济性而受到广泛关注。其产品环碳酸酯广泛应用于聚氨酯合成、绿色电解质电池、精细化工、医药中间体等领域。由于CO₂的热力学和动力学稳定性，如果没有催化剂系统，环加成反应很难进行。

到目前为止，已经有许多催化剂被证明可以用于二氧化碳和环氧化物的反应。金属催化剂通常用于催化CCE反应，并有着很高的活性和选择性，但是，金属催化剂在催化反应中有金属残留，产品中容易残留毒素。氢键作为一种重要的非共价催化剂，在CCE反应中也得到了广泛的关注和应用。在氢键催化过程中，大多通过氢键活化环氧化物，然后卤素离子进攻开环环氧化物，与二氧化碳加成后，卤素离子离去形成碳酸酯。但是，卤素离子参与的催化反应，对一般的金属材质有腐蚀性，对环境有不利影响。而无金属，无卤素体系的催化剂报道较少，本专利旨在开发一种廉价易得的无金属，无卤素催化剂催化二氧化碳和环氧化物的反应。

目前，无卤素催化CCE反应的例子有不少，但是至今为止很难找到一种可以替代卤素离子，在具有亲核性的同时，也有很好的离去性可以将产物环状碳酸酯释放出来。我们上一篇工作吡啶类糖精催化剂(202110052677.X)，可以将糖精阴离子作为亲核试剂进攻环氧化物使其开环，但是由于有副反应的生成，导致之前的选择性很低。在此基础上，我们选择了离去能力更好的三乙烯二胺类的阳离子，降低副反应的生成，大大提高选择性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种将二氧化碳和环氧化物制备环状碳酸酯的方法，该方法所用催化剂可以一步法即可制备，产率可达90％以上，且原料商业可得，便宜，其中糖精一种天然绿色产物。同时，该类催化剂不含金属，不含卤素，可以在相对温和的条件下，合成环状碳酸酯。

本发明提出一种用于合成环状碳酸酯的催化剂，环氧化物和二氧化碳在糖精盐有机催化体系下，合成得到环状碳酸酯，所述的糖精盐为以下结构：

所述的环氧化物选自式I的结构：

其中，R₁、R₂选自H、具有1-4个碳原子的支链或直链烷基、烯丁基、苯基、卤素或烷基取代的苯基、氯或溴取代的烷基、R₃-O-CH₂-，所述的R₃选自苯基、被1～3个碳原子的烷基取代的苯基、烯丙基或1～4个碳原子的支链或直链的烷基或者R₁和R₂是连接成六元环、五元环。

所述的环氧化物，R₁、R₂选自H、正丁基、苯基、卤代苯基、R₃-O-CH₂-，所述R₃选自苯基、甲苯基、烯丙基，叔丁基或甲基。

所述的环氧化物选自如下结构：

得到的环状碳酸酯的结构如下：