一种金属配合物在催化CO2环化制备环状碳酸酯中的应用

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种金属配合物在催化CO

背景技术

近年来，化石燃料的过度消耗直接导致了大气中的CO

其中，环状碳酸酯类物质可作为优良的清洁溶剂，广泛应用于混合物的萃取分离，酚醛树脂的加工，聚碳酸酯、热固性树脂、热敏记录材料等材料的合成，以及高能量密度电池(如锂电池)和电容器电解质等领域。并且，环状碳酸酯类物质可直接由CO

然而，由于CO

此外，现有的催化CO

双吡啶二胺类催化剂具有和卟啉相似的N4结构，同样具有较高的催化性能，且相对于金属卟啉类催化剂具有合成路线简单，产率高，容易分离的优势，但是，目前并无该类金属配合物作为催化剂在CO

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种金属配合物在催化CO

所述的双吡啶二胺类配体，其结构式如下：

其中，R

R

所述的金属盐，其结构式为MX

其中，M选自锰、铁、钴、镍、铜、锌中的任一种；

X选自氟、氯、溴、磺酸根离子、醋酸根离子中的任一种，n为2、3或4。

上述的应用中，所述的双吡啶二胺类配体与金属盐的摩尔比为1～2：1。

优选的，双吡啶二胺类配体与金属盐的摩尔比为1：1。

上述的应用中，所述的环状碳酸酯结构式如下：

其中R

R

本发明所提供的上述应用中，金属配合物在催化CO

其中R

R

上述的应用中，所述的反应溶剂为乙腈，或者无反应溶剂，反应温度为60～120℃，反应时间为2～24h。

优选的，所述的反应温度为80～100℃，反应时间为2～12h。

优选的，所述的反应温度为85～95℃，反应时间为5～10h。

进一步的，本发明所提供的上述应用，反应过程的方程式如下：

本发明的有益效果在于：

(1)本发明以双吡啶二胺类配体与金属盐反应获得的金属配合物作为CO

(2)本发明所采用的原料中，环氧化物的种类多，而双吡啶二胺类金属催化剂对于底物官能团的耐受性好，在优化的反应条件下，带有各种取代基的底物均能顺利反应得到相应的目标产物；

(3)此外，本发明所采用的双吡啶二胺类金属催化剂具有合成路线简单，产率高，容易分离等优势，这主要是基于本发明催化剂的制备工艺以及催化剂与反应原料的极性差异等，但是催化剂的制备工艺并不作为本发明所重点保护的内容，因此，在此并不做详细的阐述；本发明通过实验证明了，本发明所提供的催化剂应用于CO

附图说明

图1为本发明的实施例1所制备产品的核磁共振氢谱图；

图2为本发明的实施例1所制备产品的核磁共振碳谱图；

图3为本发明的实施例2所制备产品的核磁共振氢谱图；

图4为本发明的实施例2所制备产品的核磁共振碳谱图；

图5为本发明的实施例3所制备产品的核磁共振氢谱图；

图6为本发明的实施例3所制备产品的核磁共振碳谱图；

图7为本发明的实施例4所制备产品的核磁共振氢谱图；

图8为本发明的实施例4所制备产品的核磁共振碳谱图；

图9为本发明的实施例5所制备产品的核磁共振氢谱图；

图10为本发明的实施例5所制备产品的核磁共振碳谱图。

具体实施方式

为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。

本发明所涉及的产品产率的计算方法如下：

产率＝实际产量/理论产量×100％；

产率计算参照GB/T 27417-2017。

实施例1

将1mmol的环氧氯丙烷，5％mmol N,N

待反应结束后，对获得的产物进行纯化，纯化的具体操作为：将产物转入100mL茄形瓶中，加入硅胶(100～200目)，并真空旋干，通过硅胶柱色谱层析法(石油醚：乙酸乙酯＝5：1)进一步纯化，所得产物经过真空泵及油泵抽干后，得118.76mg无色液体产物，即4-(氯甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮，产率为87％。

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实施例2

将1mmol的烯丙基缩水甘油醚，5％mmol N,N

待反应结束后，对获得的产物进行纯化，纯化的方法同实施例1，最后得127.98mg无色液体产物4-(烯丙氧甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮，产率为81.75％。

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实施例3

将1mmol的丁基缩水甘油醚，5％mmol N,N

待反应结束后，按照实施例1的纯化方法对产物进行纯化，得151.38mg的产物4-(丁氧基甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮，产率为87.61％。

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实施例4

将1mmol的氧化苯乙烯，5％mmol N,N

待反应结束后，按照实施例1的纯化方法对产物进行纯化，得152.25mg白色固体产物4-苯基-1,3-二氧戊环-2-酮，产率为93％。

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实施例5

将1mmol的1,2-环氧丙烷，5％mmol N,N

待反应结束后，按照实施例1的纯化方法对产物进行纯化，得53.43mg无色液体产物碳酸丙烯酯，产率为92％。

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实施例6～8

与实施例4不同的是：调整配体与金属盐的添加量，其余均同实施例4，各实施例的配体与金属盐的添加量以及环状碳酸酯的产率，如下表1所示。

表1不同金属配合物添加量下环状碳酸酯的产率

实施例9～12

与实施例4不同的是，环化反应时的反应温度设置不同，具体参数设置及相应的产物产率如下表2所示。

表2不同反应条件下环状碳酸酯的产率