烯烴與氧氣和二氧化碳的綠色催化反應研究

《烯烴與氧氣和二氧化碳的綠色催化反應研究》是依託蘭州大學，由景歡旺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：烯烴與氧氣和二氧化碳的綠色催化反應研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：景歡旺
• 項目類別：面上項目

項目摘要

仿生催化是綠色合成技術和方法學研究的一個重要方面。二氧化碳作為一碳化學的重要組成部分，由於它儲量豐富、無毒、惰性等特點，二氧化碳化學研究也越來越受到重視。將二氧化碳、氧氣和烯烴在催化劑作用下進行氧化羧基化反應直接生成有機環碳酸酯或聚碳酸酯是綠色化學反應，具有環境友好和原子經濟性等特點，是二氧化碳化學研究的主要方向之一。該反應包括兩步反應：第一不首先是烯烴的催化氧氣環氧化，然後是催化環加成（偶聯）反應。本研究通過設計合成新型配體與相應的金屬鐵、鈷、釕、銠、錳、釩、錫鉬等製備出金屬配合物催化劑；然後在溫和條件下催化二氧化碳、氧氣和烯烴進行高效的無副產物的仿生催化反應製備環碳酸酯、手性環碳酸酯和聚碳酸酯等。通過對該反應的深入研究，揭示烯烴的催化氧氣環氧化機理並闡明二氧化碳和環氧的反應本質以及兩步反應的耦合原理等一系列化學反應的內在規律。

結題摘要

本課題按照實驗方案設計、合成了兩個系列幾十種卟啉和Salen型手性和非手性金屬催化劑。用其中的六價釕卟啉催化了烯烴、氧氣和二氧化碳的仿生綠色催化反應，得到了環碳酸酯。用其中的卟啉鎂、鋁、錫配合物催化了環氧化合物與二氧化碳的反應，得到了路易斯酸性強弱與催化劑性能成正比的催化反應規律。發現了有機酸加速反應的原因，並得出了此催化反應符合一級反應動力學規律。將卟啉催化劑接枝到磁性納米四氧化三鐵上製備出了可以重複使用16次以上的多相、高效催化劑催化環氧和二氧化碳的反應。手性Salen型催化劑也催化了環氧化合物和二氧化碳的反應，取得了相應的成果。發現了手性和非手性離子液體可有效催化環氧和二氧化碳反應，得到相應的環碳酸酯。申請了國家發明專利3項，得到了2項授權。發表了9篇SCI文章，培養了十餘名研究生，其中四人獲博士學位，6人獲碩士學位。完成預期目標。