一种离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法

本发明属于废弃塑料回收利用，具体涉及一种离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法。

背景技术：

1、聚二酸丁二醇酯(如聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)是由二酸与丁二醇缩聚而成的一类聚合物，具有优良力学性能、可生物降解特性，已被广泛用于食品、农药和包装等领域。随着人类社会的快速发展，聚二酸丁二醇酯的需求量急速增长，其废弃量也随之增多。虽然这类聚酯可自然降解，但所需时间较长，且降解产物为co2，不利于减碳，并造成资源浪费。因此，迫切需求人工方法将其转化为有用物质。热解聚和化学转化是快速降解聚二酸丁二醇酯的有效方法。热解聚法因需在高温下进行，降解产物选择性差，能耗高，效果差。而通过催化化学解聚法，有望将这类聚酯解聚转化为高附加值化学品，如二酸及其衍生物和丁二醇及其衍生物等。目前，有关聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的研究尚未见报道。

2、离子液体是由有机阳离子和无机/有机阴离子组成的一类低温熔融盐，具有分子溶剂和熔盐的特性。通过阴阳离子的不同组合，或者与路易斯酸复合，使离子液体具有广泛的结构和功能可设计性。尤其，离子液体体系中静电作用、氢键作用、金属配位作用等多种作用共存，易形成离子微环境，因此在诸多领域得到应用。在废弃塑料的资源化利用中，离子液体因其独特的溶解能力和催化特性，发挥着重要作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法。

2、本发明所提供的离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法，包括如下步骤：在50～200℃温度范围内，以离子液体为溶剂和催化剂，进行聚二酸丁二醇酯水解反应，蒸馏，得到四氢呋喃。

3、上述方法中，所述离子液体为由1-烷基-3-烷基咪唑卤化物和路易斯酸形成的路易斯酸离子液体，

4、其中，1-烷基-3-烷基咪唑卤化物与路易斯酸的摩尔比可为1:1～1:5；

5、所述1-烷基-3-烷基咪唑卤化物的结构式如下所示：

6、

7、其中，r1、r2各自独立地选自c1-c6的直链或支链烷基，具体可选自：正丁基、甲基、乙基；

8、x为卤素，包括氯、溴和碘；

9、在本发明的一些实施方式中，所述1-烷基-3-烷基咪唑卤化物可选自：1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐中至少一种，

10、

11、所述路易斯酸可选自：zncl2、znbr2、zni2、fecl3、crcl3中至少一种。

12、所述聚二酸丁二醇酯可选自：聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中至少一种。

13、上述方法的具体操作为：将1-烷基-3-烷基咪唑卤化物和路易斯酸配制成离子液体，将聚二酸丁二醇酯、离子液体和水混合，密封，搅拌加热反应，反应完毕，冷却至室温，蒸馏，得到四氢呋喃。

14、所述方法中，所述离子液体与聚酯结构单元的摩尔比可为15:1～0.1:1，优选1～3:1、1:1、2:1、3:1。

15、所述聚酯结构单元与水的摩尔比可为1:1～1:10，优选1:2～5、1:2、1:3、1:5。

16、所述水解反应的温度可为80～200℃，优选为120～140℃。

17、所述水解反应的时间可为8～36h，优选为24h。

18、上述方法进一步包括如下操作：将除去四氢呋喃的蒸馏液进行冷却结晶，析出丁二酸固体后离心，收集丁二酸产物；从滤液中回收离子液体，并将所得离子液体重复利用。

19、本发明通过离子液体的结构设计，赋予其特定的性能，能够进行聚二酸丁二醇酯的水解制备四氢呋喃的相关技术研发。本发明所提供的方法具有高效、绿色、反应条件温和等优点，能催化聚二酸丁二醇酯水解生成四氢呋喃，具有较强的工业应用价值。

技术特征：

1.一种离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法，包括如下步骤：在50～200℃温度范围内，以离子液体为溶剂和催化剂，进行聚二酸丁二醇酯水解反应，蒸馏，得到四氢呋喃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子液体为由1-烷基-3-烷基咪唑卤化物和路易斯酸形成的路易斯酸离子液体，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述1-烷基-3-烷基咪唑卤化物选自：1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐中至少一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸选自：zncl2、znbr2、zni2、fecl3、crcl3中至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚二酸丁二醇酯选自：聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中至少一种。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法的操作为：将1-烷基-3-烷基咪唑卤化物和路易斯酸配制成离子液体，将聚二酸丁二醇酯、离子液体和水混合，密封，搅拌加热反应，反应完毕，冷却至室温，蒸馏，得到四氢呋喃。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述离子液体与聚酯结构单元的摩尔比为15:1～0.1:1；

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水解反应的温度为80～200℃；

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下操作：将除去四氢呋喃的蒸馏液进行冷却结晶，析出丁二酸固体后离心，收集丁二酸产物；

技术总结
本发明公开了一种离子液体催化聚二酸丁二醇酯水解制备四氢呋喃的方法。包括如下步骤：在50～200℃温度范围内，以离子液体为溶剂和催化剂，进行聚二酸丁二醇酯水解反应，蒸馏，得到四氢呋喃。本发明所提供的方法具有高效、绿色、反应条件温和等优点，能催化聚二酸丁二醇酯水解生成四氢呋喃，具有较强的工业应用价值。

技术研发人员：王颖,刘志敏,李荣香,赵燕飞,韩布兴,曾伟
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>中国科学院化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22