铁催化二氧化碳和甲酸酯衍生物的氢化反应研究

摘要

二氧化碳不仅是一种主要的温室气体，而且也是最为廉价易得的C1资源。二氧化碳的综合利用和减排已成为人类社会可持续发展所面临的重大机遇与挑战。但由于二氧化碳热力学上的稳定性，使其活化需提供较高能量，因此如何高效地实现二氧化碳的化学转化一直是催化与合成领域的一个具有挑战性的课题。甲酸不仅是一种重要的有机化工原料，而且有望作为液体储氢材料而应用于燃料电池。二氧化碳催化氢化制备甲酸已被广泛研究，其中催化剂是促进该反应进一步发展的关键。目前对催化剂的研究主要集中在贵金属催化剂，而对第一过渡系金属催化剂的研究还较少。
　　本研究合成了系列三羰基（η4-环戊二烯酮）铁络合物，并将其成功应用到NaHCO3的催化氢化反应中制备甲酸盐。随后，通过PH值的调节，我们也成功实现了CO2的高效催化氢化制备甲酸盐的反应。合成了一种新颖的水溶性的手性铁络合物Ⅱ-4，初步研究发现该络合物可在纯水作为溶剂的反应条件下催化氢化NaHCO3制备甲酸盐，尽管其催化活性还有待提高，但该研究为我们进一步发展高效的水溶性铁氢化催化剂奠定了一定的基础。甲醇不仅是基础的有机化工原料，而且也是重要的燃料之一。鉴于其重要的应用前景和价值，发展高效合成甲醇的方法具有重要的理论和实际意义。甲酸酯类衍生物的氢化反应是制备甲醇最为重要的方法之一。我们应用空气稳定的二羰基（吡啶）（η4-环戊二烯酮）铁络合物Ⅲ-3，成功实现了在温和反应条件下高效催化氢化系列甲酸酯衍生物制备甲醇的反应。该研究为我们发展廉价催化剂体系于二氧化碳直接催化氢化制备甲醇奠定了重要的基础。

目录

声明

摘要

第一章 均相催化CO2的氢化反应研究进展

1．1 前言

1．2 均相催化CO2氢化生成甲酸的研究进展

1．2．1 甲酸合成方法简介

1．2．2 贵金属催化剂

1．2．3 第一过渡金属催化剂

1．3 催化CO2加氢生成甲醇的研究进展

1．3．1 CO2加氢合成甲醇的反应原理

1．3．2 贵金属钌催化剂

1．3．3 CO2的硼氢化反应

1．3．4 CO2的硅氢化反应

第二章 空气稳定的铁络合物催化氢化碳酸氢钠及CO2的反应研究

2．1 引言

2．2 结果与讨论

2．2．1 条件筛选及优化

2．2．2 铁复合物的拓展研究

2．2．3 铁催化CO2氢化成甲酸的反应研究

2．2．4 水溶性铁催化剂Ⅱ-4的合成应用

2．3 本章小结

2．4 实验部分

2．4．1 仪器、试剂及方法

2．4．2 实验过程

第三章 空气稳定的铁络合物催化氢化甲酸酯生成甲醇的反应研究

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 条件筛选及优化

3．2．2 底物的适用范围

3．3 本章小结

3．4 实验部分

3．4．1 仪器、试剂及方法

3．4．2 底物的合成与表征

第四章 总结

参考文献

在校期间发表的论文

附图

致谢