《功能化離子液體催化轉換CO2合成含氮雜環化合物》是依託華東師範大學，由高國華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：功能化離子液體催化轉換CO2合成含氮雜環化合物
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高國華
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著低碳經濟呼聲的日益增強，CO2的資源化利用引起了政府、學術界和工業界的廣泛關注。本項目利用離子液體結構可設計修飾的特點，研製適合催化活化CO2的含脲、鹼性以及酸鹼雙功能離子液體；考察功能化離子液體催化CO2、環氧化合物和有機胺的反應性能，開發一種化學固定CO2並高效、高選擇性地合成含氮雜環化合物的方法。利用原位技術(NMR、ESI-MS)和理論計算表征和模擬功能化離子液體與CO2等反應底物的相互作用，提出離子液體催化活化CO2的模型和反應機理。該項目的順利實施對揭示C-O鍵的活化規律、探索離子液體催化轉化CO2合成精細化學品的新過程、促進CO2的固定和循環具有重要意義。
結題摘要
CO2的資源化利用符合綠色化學的發展方向，引起了科學工作者的廣泛關注。離子液體具有不易揮發、結構可設計和溶解性好等特點，使其在催化轉化CO2中展現出獨特的優勢。項目以離子液體為催化劑，探索出一系列直接或間接利用CO2合成高附加值精細化學品的新途徑，在充分利用CO2資源的同時，避免了傳統合成線路中使用高毒性原料、操作繁瑣或反應條件苛刻等缺陷。研究內容主要包括：（1）開發了一種雙元離子液體以及有機鹼/離子液體協同催化CO2、環氧化合物和芳香胺“一步法”高效製備3-芳基-2-噁唑烷酮的新方法。在上述協同催化體系中，Br-促進CO2環加成以及環氧化物的開環反應生成碳酸酯和芳胺基醇，OAc-以及有機鹼促進上述產物進一步反應生成3-芳基-2-噁唑烷酮，兩種催化活性中心缺一不可，協同促進了反應的高效進行。通過原位核磁共振技術和DFT理論計算等驗證了上述實驗結果，並得到了總反應以及各分步反應的能線圖，提出了協同催化反應機理；（2）設計、合成了一系列酚羥基功能化離子液體催化劑，在CO2環加成反應中，通過加入第三活性組分如芳香胺、苯酚、硫酚和羧酸等，發展了一種“一鍋法”製備芳氨基、醚基、硫醚基和酯基功能化環碳酸酯的新方法。在溫和的反應條件下，合成了32種功能化環碳酸酯，包括15種新化合物；（3）以BmimOAc離子液體為催化劑，發展了系列碳酸酯轉化合成多種噁唑烷酮、雙噁唑烷酮、噁嗪烷酮、手性噁唑烷酮及硫代亞胺酯等精細化學品的新方法，這些方法為間接轉化CO2提供了新的途徑。項目利用原位核磁共振技術和DFT理論計算，詳細表征了離子液體與CO2等反應底物的相互作用，建立了離子液體協同催化的反應模型。項目取得的成果在CO2直接或間接轉化利用方面具有一定的理論和現實意義。
