CO2是主要的溫室氣體,同時(shí)也是一種廉價(jià)、豐富的 C1 資源,因此將 CO2 轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品具有重要意義。由于CO2高度的熱力學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)惰性,如何實(shí)現(xiàn)溫和條件(尤其是常溫常壓)下的化學(xué)轉(zhuǎn)化是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。
在國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的大力支持下,中科院化學(xué)研究所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員在CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化方面開展了系統(tǒng)研究,取得重要進(jìn)展。研究人員通過構(gòu)筑不同催化體系,發(fā)展了基于鄰苯二胺或鄰硝基苯胺、CO2和H2三組分反應(yīng)合成苯并咪唑的綠色新途徑,“一鍋法”制得了苯并咪唑(Green Chem., 2013, 15, 95-99,Green Chem., 2014, 16,3039-3044 )。以離子液體[HDBU][OAc]為溶劑和催化劑,使得鄰苯二胺與CO2直接羰基化反應(yīng)生成苯并咪唑酮(ACS Catal., 2013, 3, 2076-2082)。采用商業(yè)Pd/C和有機(jī)堿DBU(1,8-二氮雜環(huán)[5,4,0]十一烯-7,DBU)的協(xié)同催化,發(fā)展了基于碘苯、CO2和聚甲基氫硅氧烷(PMHS)反應(yīng)直接合成苯甲醛的新方法(Chem. Commun., 2014, 50, 2330-2333)。
最近,研究人員通過設(shè)計(jì)合成雙功能離子液體([HDBU+][TFE-]),發(fā)展了面向常溫常壓下CO2與鄰氨基苯腈類化合物反應(yīng)合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮類化合物的新型催化體系。該離子液體由有機(jī)堿和弱質(zhì)子給體三氟乙醇(TFE)中和反應(yīng)制得,可在常溫常壓下吸收CO2,捕集容量高達(dá)1.01 mol/mol。研究發(fā)現(xiàn),離子液體的陰離子可活化CO2分子,其陽離子和陰離子通過氫鍵作用共同活化鄰氨基苯腈底物分子,最終導(dǎo)致產(chǎn)物生成?疾炝艘幌盗泻胁煌〈泥彴被诫媾cCO2的反應(yīng),均獲得相應(yīng)的喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮產(chǎn)物。該離子液體使反應(yīng)在無溶劑、無金屬參與條件下進(jìn)行,是一種實(shí)現(xiàn)溫和條件下CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化的綠色催化體系,具有廣闊的應(yīng)用前景(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5922~5925)。
化學(xué)所在CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化研究中取得進(jìn)展
