高分子负载季鏻盐的制备及其催化CO2与环氧化物的环加成反应

摘要

在“原子经济”、“可持续发展”和“绿色化学”的潮流下,如何在相对温和的条件下实现 CO2的化学固定成为国际上竞相研发的热点课题。因为二氧化碳是主要的温室气体,也是非常丰富的Cl资源。其中二氧化碳与环氧化合物合成环碳酸酯的反应是一个很成功的利用二氧化碳的例子。环碳酸酯可以广泛的用于有机合成中间体、极性溶剂、生物医药的前体和工程塑料的原材料等。
　　环氧化合物与 CO2反应制备环状碳酸酯是重要的有机化学反应,传统的均相离子液体催化剂存在回收困难,在分离过程中易分解等难题。本文制备了一系列负载型离子液体催化剂,并研究了其在 CO2合成环状碳酸酯反应中的催化性能,开发了多种高效非均相催化体系。
　　第一类:制备了氯球负载的三苯基膦季鏻盐催化剂,并用于 CO2与环氧氯丙烷环加成反应中。采用红外光谱、热分析、原子吸收光谱和扫描电子显微镜等手段测定了催化剂的结构、热性能、磷元素含量和表面形貌等。考察了 CO2压力、温度、催化剂用量和反应时间等对环加成反应性能的影响。结果表明,在催化剂用量为0.09g、CO2压力为4.5MPa,于150oC反应6h时,3-氯甲基环碳酸酯产率收率可达97.7％,选择性大于99%。且催化剂易分离回收,重复使用5次后产物的产率和选择性没有明显下降。同时探讨了该催化剂上 CO2环加成合成环碳酸酯的可能机理。
　　第二类:制备了氯球负载的三丁基膦季鏻盐催化剂,并用于 CO2与环氧氯丙烷环加成反应中。结果表明,在无有机溶剂和助催化剂参与下,催化剂用量为0.08g,CO2压力为5MPa,反应温度为150℃,反应6h时,3-氯甲基环碳酸酯产率收率可达98.6%,选择性为99.4%。该催化剂可以催化多种环氧化物,且催化剂易分离回收,可重复使用多次,同时探讨了该催化剂上 CO2环加成合成环碳酸酯的可能机理。采用红外光谱、热分析和扫描电子显微镜等手段测定了催化剂的结构、热性能和表面形貌等。因为该催化剂具有易制备、高催化活性和选择性、稳定、成本低和可重复使用的特性,使该催化体系具有很好的工业应用前景。
　　第三类:通过表面引发原子转移自由基聚合(ATRP)将三苯基膦季鏻盐离子液体接枝到聚合物上,用FTIR和热分析对改性氯球进行了表征,并考察了接枝聚季鏻盐催化CO2与环氧化物的环加成反应。结果表明,在反应温度150℃,反应压力为5MPa,反应时间为14h,催化剂用量为0.1g时,3-氯甲基环碳酸酯产率收率可达95.3%,选择性为99.9%,且催化剂易分离回收,重复使用5次后产物产率收率和选择性均没有明显下降。

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第一章 文献综述

1.1 二氧化碳的研究现状及其固定化技术

1.2 环碳酸酯的研究与利用

1.3 二氧化碳和环氧化合物合成碳酸酯研究

1.4 本课题的提出与主要研究内容

参考文献

第二章 高分子负载三苯基膦季鏻盐的制备及其催化CO2与环氧化物的环加成反应

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 高分子负载三丁基膦季鏻盐的制备及其催化CO2与环氧化物的环加成反应

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 高分子负载聚季鏻盐的制备及其催化CO2与环氧化物环加成反应

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

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