《CO2參與的手性環狀碳酸酯電合成研究》是依託華東師範大學，由王歡擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CO2參與的手性環狀碳酸酯電合成研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王歡
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
溫室氣體CO2的綠色化高效轉化、循環利用對我國、乃至全球社會經濟的可持續發展具有重大意義。電化學技術可以在常溫常壓下實現CO2的固定利用，其中CO2與環氧化合物環加成製備環狀碳酸酯反應的原子經濟性高達100%，完全符合綠色化學的理念。而手性催化、不對稱合成更是具有重大挑戰性的基礎和前沿研究方向。本項目擬結合上述幾方面的特點，從CO2參與的手性環狀碳酸酯電合成反應入手，圍繞手性誘導的立體選擇性和催化效率等核心問題，拓展不對稱電合成反應，詳細考察催化過程中的各因素（包括電解條件、手性催化劑結構、底物取代基等）的影響規律，利用電化學測試技術、波譜技術、動力學方法和DFT計算等深入了解反應歷程，揭示手性誘導和電催化機理，為溫和條件下CO2的高效轉化利用及不對稱電合成等方面的發展提供理論基礎和技術支撐。
結題摘要
CO2的高效轉化利用和手性化合物的綠色合成對全球社會經濟的可持續發展具有重大意義。針對上述問題，本項目藉助電化學技術，從溫和條件下CO2參與的手性環狀碳酸酯合成反應入手，圍繞著手性催化劑的篩選、手性催化材料的設計製備、不對稱電合成反應條件的調控等方面展開了一系列的研究。首先，利用手性(R,R)Co(Ⅱ)-salen成功實現了CO2與氧化苯乙烯的不對稱電合成反應，製備得到了具有光學活性的苯乙烯環狀碳酸酯；進而利用基於MOF製備的複合電極材料，提高了電催化反應性能，提高了目標碳酸酯的產率和ee值。接著，針對不對稱電還原反應，設計製備了納米金屬、納米雙金屬、手性有機摻雜金屬和手性胺基酸功能化碳納米管等電催化材料，提高了電極表面手性催化劑的吸附量或直接將手性催化劑負載在電極材料上，大大提高了不對稱電合成反應的催化性能，並都具有良好的穩定性。結合材料組成、結構等的表征，以及電化學行為和電解合成實驗的結果，推測了電合成反應的歷程以及反應中手性誘導的過程。同時，嘗試了其他CO2參與電合成環狀碳酸酯的路線。例如，成功以炔丙醇為原料，與CO2電合成製備了α-亞烷基環狀碳酸酯。通過本項目的研究，成功實現了目標不對稱電合成反應，也成功設計製備了多種高效穩定的手性電催化材料，為手性化合物的溫和、綠色化合成提供了技術支撐；考察並得到了電解合成條件與目標反應的產率和光學選擇性之間的規律，以及電催化材料組成、形貌等與電催化性能之間的關係，為高附加值手性化合物合成路線的開發和新型高效電催化手性材料的設計製備奠定了理論基礎。
