[发明专利]1;1;3;3-四烷基胍羰基钴金属有机离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了1,1,3,3‑四烷基胍羰基钴金属有机离子液体，该离子液体的结构式如下：。本发明还公开了该离子液体的制备方法及其在环氧化合物氢酯基化反应合成3‑羟基羧酸酯中的应用。本发明所述1,1,3,3‑四烷基胍羰基钴金属有机离子液体中胍阳离子既可以稳定四羰基钴阴离子，又可以作为Lewis酸活化环氧化合物底物的双重功能，与传统采用的Co₂(CO)₈/氮杂环催化体系相比，避免含氮有机物的使用，同时能够回收并重复使用，提高了羰基钴的使用率，降低生产成本；所述1,1,3,3‑四烷基胍羰基钴金属有机离子液体稳定性高，可多次重复用于催化环氧化合物氢酯基化反应，催化反应效果好，分离回收操作方便。

技术领域

本发明涉及一种1,1,3,3-四烷基胍羰基钴金属有机离子液体及其制备方法和在环氧化合物氢酯基化反应合成3-羟基羧酸酯中的应用。

背景技术

3-羟基羧酸酯是一类稳定、重要的双官能团平台化合物，可以进一步转化为二酮及1,3-二元醇等重要的有机中间体及聚酯原料，继而广泛用于有机精细化学品、药物化学、农业化学等领域。传统的合成方法主要有醛或酮与α-卤代酸酯的Reformatsky 反应、化学或生物方法催化β-酮酸酯的还原反应、3-羟基羧酸与酯的酯化反应，存在底物价格昂贵、反应条件苛刻、产物收率低、副反应多、产品分离困难等缺陷。环氧化合物氢酯基化反应因所需的原料简单（环氧化合物、醇、一氧化碳为主要原料）、过程经济、环境友好等优点是合成3-羟基羧酸酯首选的清洁工艺路线（刘建华，陈静，夏春谷，羰基化反应新技术研究进展，石油化工, 2010, 39(11): 1189-1197.）。

在环氧化合物的氢酯基化反应中，有关催化剂体系的研究一直是该领域研究的重点，例如：Eisenmann等报道了Co₂(CO)₈催化环氧丙烷甲氧羰基化合成3-羟基丁酸甲酯的反应，在130 ^oC、CO压力为24 MPa的条件反应4 h，3-羟基丁酸甲酯的产率才能达到40%。由于所使用的催化体系要求严苛的反应条件，所以导致了许多副反应的发生（J. L.Eisenmann, R. L. Yamartino, J. F. Howard, Preparation of Methyl β-Hydroxybutyrate from Propylene Oxide, Carbon Monoxide, Methanol, and DicobaltOctacarbonyl, J. Org. Chem., 1961, 26, 2102-2104.）。

Shell公司的专利报道了以Co-P体系为催化剂，苯基二甲胺为助催化剂，在反应温度80℃，CO反应压力大于10 MPa的条件下，环氧乙烷的烷氧羰基化反应，实现了82%的环氧乙烷的转化和3-羟基丙酸甲酯74%的选择性（Mcclure J.D., Fisher, R.F. Hydracrylateester production, US 3260738, 1966）。

Ogata等采用KCo(CO)₄作为催化剂，14.0 MPa的一氧化碳压力下，反应24 h，得到76% 的3-羟基丁酸甲酯（Y. Kawabata, M. Tanaka, I. Ogata, et al. Carbonylationof oxiranes in methanol by cobalt carbonyl catalysts, Nippon Kagaku Kaishi ,1979, 5, 635-640.）。

韩国三星公司的专利采用Co₂(CO)₈/imidazole催化体系催化环氧乙烷的烷氧羰基化反应，得到环氧乙烷转化率和3-羟基丙酸甲酯选择性均在95%以上的结果（B. N. Lee,B. S. Chen, Process for preparing 1,3-alkanediol from epoxide derivative, US6348632, 2002.）。