CN106928179A - 一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法，在二氧化碳存在下，在有机相中，于密闭的高压釜内，以N‑杂环卡宾银（CNT/GN‑NHC‑Ag）为催化剂，催化炔丙醇转化成五元环状碳酸酯，反应时间为4~28h；反应温度为20~100℃；反应压强为0.1~5MPa；催化剂的用量与炔丙醇的质量比为60~100:45，催化剂的银负载量为5%~12%。本发明反应条件相对温和，易于实现，经济环保，原子利用率高，催化效率高，最优的转化率可达到99.9%，其选择性能达到100%。

Description

一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法
技术领域
本发明涉及一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法。
背景技术
在过去几十年里，CO2排放量的增多是导致全球变暖的主要原因，鉴于此，固定CO2显得至关重要。固定二氧化碳方法有多种，其中包括：膜分离、表面吸附、有机金属试剂催化、金属有机骨架和离子液体法等。随着化石燃料的过多消耗以及对环境影响，开发新能源也迫在眉睫，二氧化碳作为有吸引力的C1结构单元，其丰富、廉价、无毒性及不可燃性等优势备受关注。因此，充分固定CO2将其转化为实用的化学品成为探索和研究的方向。目前，研究相对比较多的是炔丙醇与CO2反应或者环氧类物质与CO2反应生成五元碳酸酯类物质，原因在于五元环状碳酸酯具有极好的光学性能，电绝缘性能，合成成本低，环保等多种优点。此外，环状碳酸酯也是性能优良的高沸点、高极性非质子溶剂，在有机合成、气体分离、化妆品、金属萃取及电池介质等领域有广泛的应用，环状碳酸酯也是很有用的聚合材料的前体，更重要的是其生成的聚合材料也利于降解，这对环保奠定了良好的基础。
1989年，JeanFoumler，ChristianBrunaau和PierreH.Dixneuf通过利用PBu3作为催化剂，2-甲基-3-丁炔-2醇作为反应底物，反应温度为100℃，CO2反应压力为5MPa,反应时间为8h,其收率为98%，该反应优点在于反应时间相对较短，反应收率高。缺点在于该反应反应压力偏高，反应温度不太温和，催化剂相对用量偏大，PBu3常温下为液体不能回收，对空气和湿度敏感需要充氩保存，此外该催化剂价格相对昂贵，最终导致利用该方法制备环状碳酸酯有很多局限性，不能得到应用。有关炔丙醇催化环化反应，已有不少人做了深入的研究，但是大多数的催化体系还普遍存在本身不够稳定，催化活性不高，催化剂不能回收利用，制备过程需要有毒溶剂和反应条件苛刻等诸多问题。
发明内容
本发明旨在利用碳纳米管与石墨烯作为载体的稳定性、高比表面积与良好的导电性能及N-杂环卡宾银具有较高的催化活性和稳定性，通过载体与N-杂环卡宾配合物的嫁接进而提供一种节能、环保、高效的催化炔丙醇制备五元环状碳酸酯的方法，便于回收催化剂。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法，在二氧化碳存在下，在有机相中，于密闭的高压釜内，以碳纳米管或石墨烯为载体接枝的N-杂环卡宾银（CNT/GN-NHC-Ag）为催化剂，催化炔丙醇转化成五元环状碳酸酯，反应时间为4~28h；反应温度为20~100℃；反应压强为0.1~5MPa；所述催化剂的用量与炔丙醇的质量比为60~100 : 45，所述催化剂的银负载量为5%~12%。
优选的，上述化学固定二氧化碳制备环状碳酸酯的方法，在二氧化碳存在下，在有机相中，于密闭的高压釜内，以石墨烯为载体接枝的N-杂环卡宾银为催化剂，催化炔丙醇转化成五元环状碳酸酯，反应时间为24h；反应温度为80℃；反应压强为3MPa；所述催化剂的用量与炔丙醇的质量比为80:45，所述催化剂的银负载量为9.75%。
本发明具备以下良好效果：（1）经济环保，原子利用率高，催化效率高；（2）反应条件温和，易于实现，节约资源，有利于降低能耗；（3）反应后产物沸点较高，可以通过乙酰丙酸乙酯作为内标，将不同量炔丙醇，生成物及溶剂CH2Cl2定容在GC上做标准曲线，从而算出反应物的转化率和产物收率（也可通过旋蒸，冷阱的方法计算收率）；（4）通过控制反应温度，压力，反应时间及底物扩展等条件，可以实现对产物环状碳酸酯收率调控。
具体实施方式
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例以2-甲基-3-丁炔-2-醇作为例子，反应式如下：
实施例1：
在25mL不锈钢高压釜，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.8%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为99.5%。
对比例1：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、不加催化剂、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为0%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为0%。
对比例2：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、Ag2O(8.5mg,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为15.1%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为2.3%。
对比例3：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、Ag2CO3(10.6mg,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为4.4%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为2.1%。
对比例4：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、AgOAc(12.2mg,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为0%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为0%。
对比例5：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-IL(80mg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为0%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为0%。
对比例6：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、GN-NHC-Ag(80mg，Ag8.06wt.%)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.9%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.9%。
实施例2：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(20mg，Ag9.75wt.%,0.018mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为45.8%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为45.2%。
实施例3：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(40mg，Ag9.75wt.%,0.037mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为83.2%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为81.8%。
实施例4：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(60mg，Ag9.75wt.%,0.055mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.0%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为95.5%。
实施例5：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(100mg，Ag9.75wt.%,0.055mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.9%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为96.9%。
实施例6：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至0.1MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约0.3MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约0.1MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.1%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.8%。
实施例7：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至1.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约1.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约1.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为98.6%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.4%。
实施例8：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至2.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约3.0MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约2.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为98.2%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.1%。
实施例9：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至4.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约6.0MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约4.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为98.4%，4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.3%。
实施例10：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至5.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约8.0MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约5.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为98.8%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.3%。
实施例11：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入20℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约3.0MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为58.3%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为57.6%。
实施例12：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入40℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约3.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为88.4%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为87.8%。
实施例13：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入60℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约4.0MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为95.2%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为94.8%。
实施例14：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入100℃油浴锅中搅拌反应24小时。反应时，釜内压力最大可达约5.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.9%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为99.0%。
实施例15：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应4小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为45.8%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为44.6%。
实施例16：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应8小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为76.1%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为74.9%。
实施例17：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应12小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为92.1%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为91.0%。
实施例18：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应16小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为94.2%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为93.9%。
实施例19：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应20小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为98.6%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为96.7%。
实施例20：
在25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CNT-NHC-Ag(80mg，Ag9.75wt.%,0.073mmolAg)、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应28小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.9%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为98.7%。
实施例21：银催化剂回收实验
将实施例1中的产物取出反复过滤洗涤三次分离出催化剂，干燥后加入到25mL不锈钢高压釜中，加入底物2-甲基-3-丁炔-2-醇（45mg，0.53mmol）、CH2Cl2（3mL），置换三次CO2后再次充入CO2压力搅拌一段时间确定升至3.0MPa后，将其放入80℃油浴锅中搅拌反应28小时。反应时，釜内压力最大可达约4.5MPa；反应结束后利用冰水浴快速冷却至室温，釜内压力降至约3.0MPa。
反应结束后，过滤，利用CH2Cl2洗(3×2mL)催化剂，将所得滤液，乙酰丙酸乙酯作为内标（100mg）和利用CH2Cl2作溶剂将容量瓶定容10mL，摇匀，通过GC分析算出反应物转化率为99.3%，产物4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮收率为97.5%。
实施例1与对比例1，对比例2，对比例3，对比例5可知在同样反应条件下空白对照、Ag盐及离子液对2-甲基-3-丁炔-2-醇催化作用很低，进而说明了N-杂环卡宾对2-甲基-3-丁炔-2-醇有极高的催化效果，其次实施例1与对比例6对比可知，在催化剂质量相同和其他反应条件相同的条件下，银的负载量越高，催化效果会越好一点。
实施例1与对比例1，实施例2，实施例3，实施例4，实施例5对比可知，在一定催化剂量范围内和其他反应条件不变时，反应物转化率和产物收率会随着催化剂用量增加会先升高后保持基本不变。
实施例1与实施例6，实施例7，实施例8，实施例9，实施例10对比可知，在一定CO2反应压力范围内和其他反应条件不变时，反应物转化率和产物收率对CO2反应压力变化基本没什么影响。
实施例1与实施例11，实施例12，实施例13，实施例14对比可知，在一定反应温度范围内和其他反应条件不变时，反应物转化率和产物收率会随着反应温度会先升高后保持基本不变。
实施例1与实施例15，实施例16，实施例17，实施例18，实施例19，实施例20对比可知，在一定反应时间范围内和其他反应条件不变时，反应物转化率和产物收率会随着反应时间的延长会先升高后保持基本不变。
实施例1与实施例21对比可知，说明催化剂可回收循环使用。

Claims (2)

1.一种化学固定二氧化碳制备五元环状碳酸酯的方法，其特征在于，在二氧化碳存在下，在有机相中，于密闭的高压釜内，以碳纳米管或石墨烯为载体接枝的N-杂环卡宾银为催化剂，催化炔丙醇转化成五元环状碳酸酯，反应时间为4~28h；反应温度为20~100℃；反应压强为0.1~5MPa；所述催化剂的用量与炔丙醇的质量比为60~100:45，所述催化剂的银负载量为5%~12%。
2.根据权利要求1所述化学固定二氧化碳制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，在二氧化碳存在下，在有机相中，于密闭的高压釜内，以石墨烯为载体接枝的N-杂环卡宾银为催化剂，催化炔丙醇转化成五元环状碳酸酯，反应时间为24h；反应温度为80℃；反应压强为3MPa；所述催化剂的用量与炔丙醇的质量比为80:45，所述催化剂的银负载量为9.75%。
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