二氧化碳与环氧烷烃的不对称、区域和立体选择性交替共聚

摘要

二氧化碳，作为所有生命物质的唯一碳源，通过光合作用在室温下合成有机物分子。而它同时又是造成温室效应的主要气体。尽管理论上二氧化碳可以转化成许多有机化合物，但多数反应需要高温和高二氧化碳压力才能实现。所以，在室温和低压的温和条件下将CO2 高效率转化成有机化合物仍然是一个富有挑战性的研究课题。不对称催化合成是现代化学中最为活跃的研究领域之一[1]。迄今报道的手性配体和催化体系高达数百种[2][3]，但在这些报道的催化体系中，鲜见CO2 作为反应物参与手性产物的构筑。 二氧化碳与环氧烷烃共聚生成聚碳酸酯的反应是最有潜力的绿色聚合过程。文献和专利报道的催化体系很多[5]，如日本科学家井上祥平最早报道的ZnEt2/H2O 体系[6]和后来的卟啉铝体系[7]，我国浙江大学、长春应用化学研究所和广州化学所先后报道的含稀土配合物的二元或三元体系[8-10]。但大部分存在催化剂活性低、用量大、反应时间长和高CO2 压力等缺点，而且得到的聚碳酸酯结构中含有一定比例的聚醚单元。几年前，美国Beckman [11]、Darensbourg [12]和Coates 组[13]发现了几个对环己烯环氧烷烃和CO2 共聚呈现较高活性基于锌配合物的催化体系，但它们并不能有效催化脂肪族环氧烷烃如环氧丙烷与CO2 共聚。最近，Coates 等人[14]发现含吸电子基团的β-二亚胺型锌配合物可在室温条件下高效催化环氧丙烷和CO2 反应，得到呈无规排列的聚碳酸酯，但同时伴随7-25﹪环状碳酸丙烯酯生成。