離子液體催化CO2合成環(huán)狀碳酸酯的研究.pdf

1、二氧化碳(CO2)被認為是溫室氣體的主要成分，但CO2也是可再生的C1資源，具有廉價、無毒、儲量豐富等優(yōu)點。環(huán)狀碳酸酯的合成是一個能夠有效利用CO2的有機反應，近年來受到了越來越多的關注。離子液體作為一種綠色溶劑，同時具有結構功能可設計、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點，因此被廣泛應用于催化合成環(huán)狀碳酸酯領域。針對CO2和環(huán)氧化合物反應制備環(huán)狀碳酸酯過程中出現(xiàn)的催化劑活性低、反應條件苛刻等關鍵性問題，本論文開展了離子液體催化CO2合成環(huán)狀碳酸酯反應的深

2、入研究，并將離子液體應用到碳酸乙烯酯醇解制備乙二醇聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯的反應中。論文主要創(chuàng)新性工作及成果如下：
　?。?）設計開發(fā)了用于制備環(huán)狀碳酸酯的聚季銨類離子液體二氰二胺甲醛聚合物催化劑，該類催化劑含有豐富的活性組分和可協(xié)同催化的羥基基團，可同時活化環(huán)氧化合物和CO2，且催化活性高，穩(wěn)定性好，選擇性高。以溴化銨改性的雙氰胺甲醛聚合物(ABMDFP)為催化劑，在不添加助劑的條件下反應4 h環(huán)氧丙烷轉化率可高達98％，碳酸丙烯酯選擇性

3、也高于99%。研究進一步驗證了羥基的協(xié)同催化作用，而且催化劑在循環(huán)使用6次后其反應活性沒有明顯降低，并且該催化體系同樣適用于其他端位環(huán)氧化合物。此外，該催化劑在催化醇解制備碳酸二甲酯的反應也展現(xiàn)了良好的活性。
　?。?）研究了羧基取代位置不同的吡啶類離子液體對催化合成環(huán)狀碳酸酯的反應的影響。研究發(fā)現(xiàn)：間位上含有羧基的吡啶溴離子液體活性比鄰、對位含有羧基的高。鄰位取代羧基/羥基不但不能起到協(xié)同催化作用，反而會降低反應活性?；趯嶒灲Y

4、果提出只有氫鍵官能團與吡啶離子液體N原子間的位置達到最優(yōu)狀態(tài)，位阻效應最小，催化效果才能達到最佳，并通過實驗和計算模擬手段進行了驗證，提出了可能的反應機理。
　?。?）設計合成了新型高效雙功能吡啶類離子液體，可同時活化環(huán)氧化合物和CO2，催化活性高，選擇性好。結果表明，以4-二甲氨基吡啶溴丁酸離子液體([CB-dmaPy]Br)為最優(yōu)催化劑，反應20 min環(huán)氧丙烷的轉化率即可達到91%。進一步研究發(fā)現(xiàn)該催化劑可隨著溫度降低至室溫