CN117358301A - 一种用于环氧化物固碳合成环状碳酸酯类化合物的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于环氧化物固碳合成环状碳酸酯类化合物的催化剂及其制备方法，属于绿色催化合成技术领域。本发明提供的催化剂制备成本低，原料易得，对一般铝制品金属容器没有腐蚀性，有利于工业生产。通过该催化体系，可以在相对温和的条件下，将二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯类化合物。同时，由于该催化剂不含金属、卤素的特点，在生物医药等有严格金属毒素残留限制的领域具有巨大的商业价值。
Description
技术领域
本发明属于绿色催化合成技术领域领域，具体涉及一种用于环氧化物固定二氧化碳合成环状碳酸酯的催化剂及其制备方法。
背景技术
目前全球大气二氧化碳浓度现已超过400ppm,根据国际气候变化委员会(IPCC)预测，到2100年，大气中二氧化碳的含量将会增至570ppm，全球温度上升1.9℃左右，造成土地沙漠化以及物种灭绝加剧。对于气候变化的考虑,因此要大力减少大气中二氧化碳的积累。二氧化碳作为一种稳定、易得、绿色的C1来源，可作为碳源来合成有价值的化学品。二氧化碳中碳处于其最高氧化态，具有内在惰性，其化学转化过程需要大量的能量输入。克服二氧化碳转化能量障碍的一种可行方法是使用高活性反应物来补偿其化学惰性，并合理设计催化剂以降低活化能，二氧化碳与环氧化物反应的环加成反应(CCE)中以提供五元环状碳酸酯是有商业价值的合成路线。得到的产物为五元环状碳酸酯，可以用作锂离子电池电解质，非质子极性溶剂，也可以聚合制备聚碳酸酯或者制备非异氰酸酯聚氨酯等。一系列催化剂被开发出来以促进二氧化碳与环氧化物的环加成反应，金属络合物催化剂和有机催化剂已被探索并成功应用于CCE反应。
在传统的CCE反应中,二元氢键有机催化剂和单组份(含卤素)氢键有机催化剂有着很好的催化效果。其中氢键供体活化了环氧化物,卤素阴离子进攻亚甲基碳使得环氧化物进而开环。在大多数情况下，卤化物阴离子被认证为必要的助催化剂。但是卤化物阴离子对工艺设备具有腐蚀的负面影响,对环境也有污染以及它们对环状碳酸酯进一步应用的干扰；有机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。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。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种可以在相对温和的条件下，将二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯的方法，该方法所用催化剂不含金属，不含卤素，不需要溶剂，合成催化剂的原料胆碱可以从生物机体中获得。
本发明提出一种环状碳酸酯的合成方法，采用式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂，催化式II所示的环氧化物与二氧化碳进行环加成反应，得到环状碳酸酯类化合物，
式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂由羟基吡啶与有机碱反应合成；式II所示环氧化物的R1、R2独立地选自氢、C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链或直链的烷基、被C1～C3的烷基取代的苯基或者烯丙基；或者R1和R2是连接成碳六元环。
优选地，式II所示环氧化物的R1选自氢，R2选自C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链/直链的烷基、被C1～C3的烷基取代的苯基或者烯丙基；或者R2选自氢，R1选自C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链/直链的烷基、苯基取代的C1～C3的烷基或者烯丙基；或者R1选自苯基，R2选自苯基。
进一步优选地，所述式II所示的的环氧化物选自如下所示的式1～15的化合物：
式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂的制备方法为：
步骤一，无水无氧条件下，在惰性气体或氮气氛围中，加入有机碱和羟基吡啶，再加入乙醇或乙酸乙酯进行反应；
步骤二，待反应结束后，分离出羟基吡啶胆碱离子液体，进行真空干燥处理后得到催化剂；
其中，所述的有机碱为氢氧化胆碱；所述的羟基吡啶为2-羟基吡啶、3-羟基吡啶或4-羟基吡啶；所述的氢氧化胆碱与羟基吡啶的反应投料摩尔比为1：2～2：1；所述的反应温度为70～80℃，反应时间为24～48h；所述的分离操作为在70～80℃下减压蒸馏；所述的真空干燥操作为在70～80℃下在真空中干燥24～36h。
环状碳酸酯类化合物的制备方法为：无水无氧条件下，在惰性气体或氮气氛围中，向反应容器中加入式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂和式II所示的环氧化物，通入二氧化碳，加热反应容器，待反应结束后分离得到产物；
其中，式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂和式II所示的环氧化物的反应投料摩尔比为1：10～1：100；所述的反应温度为25-120℃，反应时间为1～24h，反应初始压力为0.1-2.0MPa。所述的分离操作为使用色谱柱分离；
优选地，采用式I的羟基吡啶胆碱离子对催化剂对式1～15所示的环氧单体与二氧化碳的环加成反应进行催化，得到式16～30的环状碳酸酯类化合物：
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过上述催化体系，提供了一种可以在相对温和的条件下，将二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯的方法。该方法所用催化剂不含金属，在生物医药等有严格金属毒素残留限制的领域有巨大的商业价值。
(2)本发明所用的催化体系，不含卤素，不需要溶剂，对一般铝制品金属容器没有腐蚀性，在生产过程中具有巨大的价值。
(3)合成催化剂的原料羟基吡啶和胆碱，原料简单易得，催化剂制备较容易，价格低廉天然绿色。
(4)本发明所用的催化体系，反应条件温和，可以得到较高的产率(＞90％)。
附图说明
图1：实施例1所得催化剂1的氢谱图
图2：实施例1所得催化剂1的碳谱图
图3：实施例2所得催化剂2的氢谱图
图4：实施例2所得催化剂2的碳谱图
图5：实施例3所得催化剂3的氢谱图
图6：实施例3所得催化剂3的碳谱图
图7：实施例4所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图8：实施例16所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图9：实施例17所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图10：实施例18所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图11：实施例19所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图12：实施例20所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图13：实施例21所得环状碳酸酯产物的氢谱图
图14：实施例23所得环状碳酸酯产物的氢谱图
具体实施方式
通过下列实施例可以进一步说明本发明，实施例是为了说明而非限制本发明的。本领域的任何普通技术人员都能够理解这些实施例不以任何方式限制本发明，可以对其做适当的修改和数据变换而不违背发明的实质和偏离本发明的范围。
实施例中所涉及的核磁共振氢谱采用布鲁克公司(Bruker)的Bruker Ascend TM-400型核磁共振氢谱仪测定，所使用氘代试剂为氘代氯仿(CDCl3)。
一、催化剂的制备
实施例1：
催化剂1的制备，对反应瓶进行除水除氧，在惰性气体保护下，加入10mmol氢氧化胆碱和10mmol 2-羟基吡啶，加入20mL乙醇作为溶剂，在70℃温度下搅拌24小时。在70℃下减压蒸馏出乙醇和水。将获得的2-羟基吡啶胆碱离子液体在70℃下在真空中干燥24小时，以去除微量的水。产率(纯化)98.5％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.64–7.57(m,1H),7.04(ddd,J＝7.6,6.3,2.4Hz,1H),5.97–5.89(m,2H),3.91(dq,J＝7.8,2.8Hz,2H),3.52–3.43(m,2H),3.15(s,9H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ171.18,146.25,136.76,114.31,105.03(d,J＝3.2Hz),68.70–65.08(m),54.97,54.02–52.42(m).
实施例2：
催化剂2的制备，对反应瓶进行除水除氧，在惰性气体保护下，加入10mmol氢氧化胆碱和10mmol 3-羟基吡啶，加入20mL乙醇作为溶剂，在70℃温度下搅拌24小时。在70℃下减压蒸馏出乙醇和水。将获得的3-羟基吡啶胆碱离子液体在70℃下在真空中干燥24小时，以去除微量的水。产率(纯化)97.8％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.61(d,J＝2.9Hz,1H),7.29(dd,J＝4.4,1.5Hz,1H),6.77(dd,J＝8.3,4.4Hz,1H),6.47(ddd,J＝8.3,3.0,1.5Hz,1H),3.86–3.78(m,2H),3.40–3.33(m,2H),3.12(s,9H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ165.18,142.03,130.52,123.62,122.69,68.16–66.60(m),55.13,53.86–52.41(m).
实施例3：
催化剂3的制备，对反应瓶进行除水除氧，在惰性气体保护下，加10mmol氢氧化胆碱和10mmol4-羟基吡啶，加入20mL乙醇作为溶剂，在70℃温度下搅拌24小时。在70℃下减压蒸馏出乙醇和水。将获得的4-羟基吡啶胆碱离子液体在70℃下在真空中干燥24小时，以去除微量的水。产率(纯化)99.1％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.70–7.64(m,2H),6.07–6.01(m,2H),3.86–3.78(m,2H),3.41–3.34(m,2H),3.11(s,9H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ174.74,148.81,115.91,70.86–66.00(m),55.08,54.12–52.59(m).
二、合成环状碳酸酯
实施例4：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂1和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：91.7％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.45–7.31(m,5H),5.65(t,J＝8.0Hz,1H),4.77(t,J＝8.4Hz,1H),4.29(dd,J＝8.7,7.8Hz,1H).
实施例5：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂2和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：97.1％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例6：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚：乙酸乙酯＝2：1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：97.4％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例7：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应6小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：71.7％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例8：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应18小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：95.4％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例9：
对反应瓶进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后在反应瓶上扎上充有二氧化碳的气球，放入120℃的油浴锅中，反应24小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：92.2％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例10：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：99.9％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例11：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.25mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：73.4％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例12：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.1mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：35.5％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例13：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入100℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：77.4％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例14：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入80℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率：73.4％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例15：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol氧化苯乙烯(化合物6)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率88.9％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例16：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol2-(叔丁氧基甲基)环氧乙烷(化合物10)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率93.1％。1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ4.76(dddd,J＝8.2,5.8,4.6,3.6Hz,1H),4.47(t,J＝8.3Hz,1H),4.38(dd,J＝8.3,5.8Hz,1H),3.61(dd,J＝10.3,4.6Hz,1H),3.52(dd,J＝10.3,3.6Hz,1H),1.19(s,9H).
实施例17：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol2-(苯氧基甲基)环氧乙烷(化合物12)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，色谱柱分离(石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1)后，产物干燥，得到淡黄色液体，转化率91.3％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.34–7.27(m,2H),7.10–6.97(m,1H),6.92(ddd,J＝8.8,2.3,1.0Hz,2H),5.03(dddd,J＝8.1,5.9,4.3,3.6Hz,1H),4.76–4.43(m,2H),4.36–4.06(m,2H).
实施例18：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol2-((邻甲苯氧基)甲基)环氧乙烷(化合物13)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率95.2％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.21–7.12(m,2H),6.93(td,J＝7.4,1.1Hz,1H),6.78(dd,J＝8.6,1.1Hz,1H),5.05(ddt,J＝8.6,5.5,3.3Hz,1H),4.68–4.54(m,2H),4.27(dd,J＝10.6,3.6Hz,1H),4.14(dd,J＝10.6,3.1Hz,1H),2.22(s,3H).
实施例19：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.1mmol催化剂2和10mmol环氧氯丙烷(化合物1)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率98.2％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ4.95(dtd,J＝8.2,5.7,4.1Hz,1H),4.59(dd,J＝8.9,8.2Hz,1H),4.42(dd,J＝8.9,5.7Hz,1H),3.82–3.69(m,2H).
实施例20：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.25mmol催化剂3和10mmol3,4-环氧-1-丁烯(化合物3)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入100℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率88.7％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ5.89(ddd,J＝17.2,10.4,7.0Hz,1H),5.50(dt,J＝17.1,0.9Hz,1H),5.43(dt,J＝10.4,0.9Hz,1H),5.17–5.07(m,1H),4.59(t,J＝8.3Hz,1H),4.15(dd,J＝8.6,7.5Hz,1H).
实施例21：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂1和10mmol2-丁基环氧乙烷(化合物4)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应12小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率95.2％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ4.69(qd,J＝7.5,5.4Hz,1H),4.55–4.47(m,1H),4.05(dd,J＝8.4,7.2Hz,1H),1.78(dddd,J＝14.0,10.2,7.5,4.8Hz,1H),1.74–1.60(m,1H),1.52–1.20(m,4H),0.99–0.83(m,3H).
实施例22：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.1mmol催化剂2和10mmol2-(对-氯苯基)环氧乙烷(化合物7)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应10小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率89.3％。1HNMR(400MHz，CDCl3).
实施例23：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂3和10mmol烯丙基缩水甘油醚(化合物11)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入1.0MPa的二氧化碳气体，放入100℃的油浴锅中，反应8小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率75.6％。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ5.86(ddt,J＝17.3,10.3,5.6Hz,1H),5.28(dq,J＝17.2,1.6Hz,1H),5.22(dq,J＝10.4,1.3Hz,1H),5.05(q,J＝6.6Hz,1H),4.82(ddt,J＝8.1,6.1,3.9Hz,1H),4.50(t,J＝8.4Hz,1H),4.40(dd,J＝8.4,6.1Hz,1H),4.08–3.98(m,1H),3.80–3.56(m,2H).
实施例24：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂1和10mmol环氧环己烷(化合物14)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入2.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应18小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率15.6％。1H NMR(400MHz，CDCl3).
实施例25：
对不锈钢耐压管进行除水除氧操作，在通过惰性气体保护下，加入0.5mmol催化剂1和10mmol反-1,2-二苯基环氧乙烷(化合物15)。用二氧化碳置换反应瓶惰性气体3次，然后冲入2.0MPa的二氧化碳气体，放入120℃的油浴锅中，反应24小时。反应结束后，冷却，采用以均三甲苯为内标，核磁定量法测定反应液中环氧化物的转化率，得到转化率18.2％。1HNMR(400MHz，CDCl3)。
Claims (9)
1.一种用于环氧化物固碳合成环状碳酸酯类化合物的催化剂的制备方法，其特征在于：采用式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂，催化式II所示的环氧化物与二氧化碳进行环加成反应，得到环状碳酸酯类化合物，
式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂由羟基吡啶与有机碱反应合成；式II所示环氧化物的R1、R2独立地选自氢、C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链/直链的烷基、被C1～C3的烷基取代的苯基或者烯丙基；或者R1和R2是连接成碳六元环。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式I的羟基吡啶胆碱离子对催化剂的制备方法为：
步骤一，无水无氧条件下，在惰性气体或氮气氛围中，加入有机碱和羟基吡啶，再加入乙醇或乙酸乙酯进行反应；
步骤二，待反应结束后，分离出羟基吡啶胆碱离子液体，进行真空干燥处理后得到催化剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的有机碱为氢氧化胆碱；所述的羟基吡啶为2-羟基吡啶、3-羟基吡啶或4-羟基吡啶。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化胆碱与羟基吡啶的反应投料摩尔比为1：2～2：1；所述的反应温度为70～80℃，反应时间为24～48h；所述的分离操作为在70～80℃下减压蒸馏；所述的真空干燥操作为在70～80℃下在真空中干燥24～36h。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物的制备方法为：无水无氧条件下，在惰性气体或氮气氛围中，向反应容器中加入式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂和式II所示的环氧化物，通入二氧化碳，加热反应容器，待反应结束后分离得到产物。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述式I所示的羟基吡啶胆碱离子对催化剂和式II所示的环氧化物的反应投料摩尔比为1：10～1：100；所述的反应温度为25-120℃，反应时间为1～24h，反应初始压力为0.1-2.0MPa。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式II所示环氧化物的R1选自氢，R2选自C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链/直链的烷基、被C1～C3的烷基取代的苯基或者烯丙基；
或者R2选自氢，R1选自C1～C4支链/直链的烷基、乙烯基、烯丁基、苯基、卤素取代的苯基、氯/溴取代的烷基或者R3-O-CH2-，所述的R3选自苯基、C1～C4支链/直链的烷基、被C1～C3的烷基取代的苯基或者烯丙基；
或者R1选自苯基，R2选自苯基。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式II所示的的环氧化物选自式1～15的化合物：
9.如权利要求1～8所述制备方法制得的一种催化剂。
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