离子液体催化二氧化碳合成环状碳酸酯的研究进展

概述了以离子液体作为催化剂或作为反应介质,用CO2合成环状碳酸酯的研究进展。离子液体是固定CO2产生环状碳酸酯的适宜催化剂和溶剂,离子液体的话性可以通过添加本身并无活性或低活性的Lewis酸性金属卤化物或金属配合物得到改善。使用离子液体使得合成过程变得更加绿色和简单,因为产品易分离,催化剂可以循环利用,而且不必使用挥发性有害的有机溶剂。     

离子液体和低共熔溶剂催化二氧化碳合成有机碳酸酯的研究进展

离子液体和低共熔溶剂因其良好的溶解与催化能力,可催化CO₂转化为高附加值化学品。本文综述了离子液体和低共熔溶剂催化CO₂转化为有机碳酸酯的研究进展,分析了CO₂与醇生成直链碳酸酯以及与环氧化物生成环状碳酸酯的反应机理;介绍了传统型、质子型、功能化离子液体以及由氯化胆碱、季铵盐与季膦盐、有机碱等作为氢键受体组成的低共熔溶剂,及其在CO₂转化为直链和环状碳酸酯反应中的催化性能;总结了此两类反应中离子液体和低共熔溶剂设计的基本规律;指出了CO₂转化反应中离子液体与低共熔溶剂存在的催化效率低、稳定性不高、后续分离困难等问题,后续研究可结合计算机辅助设计方法,探索更合适的阴阳离子/氢键供受体组合,获得更高效的催化体系。     

碱性催化剂上由CO2合成有机碳酸酯的研究进展

评述了碱性催化剂作用下由CO₂出发合成有机碳酸酯的研究进展，并介绍了用于该类反应的各种碱性催化剂和超强碱催化剂对合成反应的促进作用。其中,负载型碱金属卤化物和碱金属碳酸盐是性能优异的催化剂,制备过程简单，易于分离，催化剂成本低。     

离子液体功能化salen Mn催化苯乙烯与CO2一锅合成碳酸苯乙烯酯

合成了咪唑离子液体功能化salen Mn配合物（IL-salen Mn）,并作为唯一催化剂成功应用于苯乙烯与二氧化碳一锅合成碳酸苯乙烯酯反应中。首先,以尿素过氧化氢（UHP）为氧化剂、吡啶氮氧化物（PyNO）为助剂,催化苯乙烯高效制备环氧苯乙烷,继而催化环氧苯乙烷与二氧化碳发生环加成反应合成碳酸苯乙烯酯。分别考察了催化剂的种类和用量、助剂用量、氧化剂种类和用量、反应时间以及反应温度等因素对上述反应的影响。当催化剂用量为8 mol%（以反应物总的物质的量记）,n(苯乙烯)∶n(UHP)∶n(PyNO)=1.0∶3.0∶0.2,环氧化反应温度和时间分别为30 ℃和5 h,环加成反应温度和时间分别为80 ℃和12 h,二氧化碳压力为1 MPa时,苯乙烯的转化率为90%,碳酸苯乙烯酯收率达到32%。结合前期研究与反应时间动力学结果,推测了该串联反应可能的机理。     

离子液体催化碳酸二甲酯和乙醇酯交换合成碳酸甲乙酯

考察了碱性离子液体催化碳酸二甲酯和乙醇酯交换反应合成碳酸甲乙酯的过程, 筛选出催化性能较好的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（［Bmim］Br）作为催化剂, 并对酯交换反应条件进行优化。结果表明,［Bmim］Br对反应表现出优异的催化性能,在常压、反应温度90 ℃、反应时间12 h、n(碳酸二甲酯)∶n(乙醇)=1∶1和［Bmim］Br用量为碳酸二甲酯质量的2%条件下,碳酸二甲酯转化率为71.1%,碳酸甲乙酯选择性为81.8%。经回收和循环利用 3次,催化剂仍保持较好的催化活性。     

多孔有机聚合物催化二氧化碳合成环状碳酸酯研究进展

二氧化碳（CO₂）捕集、利用和储存（CCUS）在全球能源结构转型中是一种极具潜力的策略,能够实现能源供给、基础原料产出以及限制气候变化。多孔有机聚合物（POPs）具有高CO₂吸附容量和吸附选择性、突出的结构特性以及优异的化学可调控性,其作为极具潜力的材料广泛应用于催化CO₂参与的有机反应中。其中,CO₂与环氧化物环加成生成环状碳酸酯的反应具有100%的原子经济性,且其产物也极具工业价值。本文基于CO₂环加成反应催化机制,从催化剂的合成方法、结构性质与组成特性角度出发,综述了POPs在CO₂/环氧化物环加成反应的研究进展,包括金属配合物类、氢键供体类、离子液体类、金属配合物/离子液体和氢键供体/离子液体等有机多孔聚合物体系。通过阐述POPs在催化CO₂制备高附加值环状碳酸酯反应中的研究现状和发展趋势,为POPs的开发与应用以及CO₂综合利用的工业化探索提供具有建设性的指导意见。     

碱性离子液体催化碳酸二甲酯与异辛醇酯交换反应合成碳酸二异辛酯

以不同碱性离子液体为催化剂,由碳酸二甲酯(DMC)与异辛醇(EHOH)酯交换反应合成碳酸二异辛酯(DEHC)。结果表明,碱性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑苯甲酸盐[C4mim][(C6H5)COO]显示出高的催化活性。[C4mim][(C6H5)COO]催化合成DEHC的适宜反应条件为:反应温度130℃,催化剂用量2%(占反应物总质量百分数),n(DMC)∶n(EHOH)=1∶4,反应时间6 h。在此条件下,DMC转化率为99.97%,DEHC选择性为86.35%。同时对反应机理进行了探讨。     

碱性离子液体催化碳酸二甲酯与异辛醇酯交换反应合成碳酸二异辛酯

以不同碱性离子液体为催化剂,由碳酸二甲酯(DMC)与异辛醇(EHOH)酯交换反应合成碳酸二异辛酯(DEHC)。结果表明,碱性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑苯甲酸盐[C4mim][(C6H5)COO]显示出高的催化活性。[C4mim][(C6H5)COO]催化合成DEHC的适宜反应条件为:反应温度130℃,催化剂用量2%(占反应物总质量百分数),n(DMC)∶n(EHOH)=1∶4,反应时间6 h。在此条件下,DMC转化率为99.97%,DEHC选择性为86.35%。同时对反应机理进行了探讨。     

碳酸酯合成过程催化剂离子液体固载方式研究进展

有机碳酸酯是一类重要的化工原料,常被用在药物合成、绿色添加剂、锂电池电解液以及合成聚碳酸酯等领域,碳酸酯的合成是实现CO2碳资源化最有效的途径之一.固载化离子液体兼具均相催化剂的高活性和固相催化剂易于分离和回收等特点,在碳酸酯合成反应中具有广阔的工业应用前景.综述用于合成碳酸酯的固载化离子液体催化剂固载技术研究进展,总...     

碱性离子液体催化合成碳酸甲乙酯反应动力学

以不同碱性离子液体催化碳酸二甲酯(DMC)与碳酸二乙酯(DEC)酯交换反应合成碳酸甲乙酯(EMC),研究了反应温度、催化剂的用量、反应物摩尔配比等因素对反应速率的影响。结果表明,碱性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑丁酸盐[C4mim][CH_3(CH_2)2COO]显示出高的催化活性,在反应温度363.15 K,催化剂用量6%(占反应物总质量百分数),n(DMC)∶n(DEC)=1.5∶1,反应时间6 h的条件下,DEC转化率达50%。建立了拟均相动力学模型,得出正逆反应活化能分别为56.10,46.70 kJ/mol,指前因子分别为1.17×105,1.57×103L2/(mol·min·g)。     

Electrochemical synthesis of dimethyl carbonate from methanol,CO2 and propylene oxide in an ionic liquid

BACKGROUND: Dimethyl carbonate (DMC) can be used effectively as an environmentally benign substitute for highly toxic phosgene and dimethyl sulfate in carbonylation and methylation, as well as a promising octane booster owing to its high oxygen content. Two‐step transesterification from epoxide, methanol, and CO₂ is widely used in the bulk production of DMC. However, major disadvantages of this process are high energy consumption, and high investment and production costs. A one pot synthesis of DMC from carbon dioxide, methanol, and epoxide was, therefore, developed. But the yields of DMC are below 70% due to the thermodynamic limitation. RESULTS: Electrochemical synthesis of DMC was conducted with platinum electrodes from methanol, CO₂ and propylene oxide in an ionic liquid was conducted. The bmimBr (1‐butyl‐3‐methylimidazolium bromide)‐methanol‐propylene oxide system with CO₂ bubbling allows DMC to be effectively synthesized and a high yield (75.5%) was achieved. CONCLUSION: In this electrolysis, redox reactions of substrates, CO₂, methanol, and propylene oxide, on Pt electrodes were carried out, producing the activated particles, CH₃O^?, CH₃OH⁺, CO₂^? and PO^?, resulting in the effective synthesis of DMC with a 75.5% yield in an ionic liquid (bmimBr). Finally, a mechanism for this synthesis reaction was proposed, which is very different from those reported in the literature. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

离子液体[Bmim][NTf2]对CO2在碳酸二乙酯中溶解性能的强化

采用恒定容积法在温度范围308.15~328.15 K、压力范围0~3 MPa条件下测定了CO₂在碳酸二乙酯（DEC）、离子液体[Bmim][NTf₂]以及二者不同质量分数配比混合溶剂中的溶解度,并用COSMO-RS模型研究了离子液体的加入对DEC蒸气分压的影响。实验表明,在相同实验条件下CO₂在[Bmim][NTf₂]中的溶解度大于在DEC中的溶解度。[Bmim][NTf₂]的加入可强化CO₂在DEC中的溶解性能,在相同温度下CO₂在混合溶剂中的溶解度随[Bmim][NTf₂]质量分数增加而增大,在相同浓度的混合溶剂中CO₂的溶解度随温度升高而降低。COSMO-RS模型计算表明,DEC的蒸气分压下降的分数随混合溶剂中离子液体质量分数增加而增大,而对于相同质量分数配比的混合溶剂温度对DEC的蒸气分压影响较小。     

固载化离子液体在有机合成中的应用进展

就固载化离子液体作为催化剂或催化剂载体在不同反应类型的传统有机合成中的最新研究成果进行了综述,主要包括:偶联反应、加成反应、缩合反应、环化反应和还原反应.     

离子液体催化合成酯研究进展

概述了不同种类离子液体在催化酯化反应中的应用。采用离子液体催化酯化反应,催化剂热稳定性好、效率高、环境友好且可回收重复利用,克服了传统方法普遍存在的副反应多、催化剂不易回收、设备腐蚀性大、环境污染以及后处理困难等缺点。探索了离子液体催化酯化的反应机理,指出了离子液体新体系发展需要解决的瓶颈问题及其在催化酯化反应中存在的不足,展望了离子液体在催化酯化反应中的发展方向。     

Polyethylene glycol-supported ionic liquid as a highly efficient catalyst for the synthesis of propylene carbonate under mild conditions

The coupling reaction of propylene and CO₂ to form propylene carbonate (PC) was promoted by an ionic liquid (IL) covalently bound to polyethylene glycol (PEG). The supported ionic liquid, which has both acidic and basic components, proved to be an active catalyst for PC synthesis under mild conditions. The effects of different cations and anions, reaction temperature, CO₂ pressure, and reaction time were investigated. It was demonstrated that the acid group in the catalyst plays an important role in the reaction. With this system, a high PC yield (95%) was achieved under mild conditions (3.0 MPa, 120°C and 4 h) without a co-solvent. In addition, the catalyst was readily recovered and reused. Based on the experimental results, a plausible mechanism for the catalyst was proposed.     

二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯研究进展

从均相及多相催化剂体系和反应条件等方面,综述了近年来二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的研究开发最新进展。介绍了均相催化剂体系包括有机金属烷氧基化合物、碱土金属烷氧基化合物、碱性催化剂和乙酸盐催化剂;多相催化剂体系包括负载型金属催化剂、负载型固体碱催化剂和氧化物催化剂。对催化剂及反应体系的设计、光催化剂、杂多酸催化剂、离子液体体系、助催化剂及吸水剂的使用、微波加热、膜反应器以及超临界二氧化碳溶剂体系进行了评述。     

二氧化碳合成碳酸二甲酯的研究进展

由CO₂合成碳酸二甲酯（DMC）是一条对化学工业和环境保护都具有吸引力的工业路线。综述了以CO₂为原料的两种合成方法（直接法和间接法）的最新研究。着重论述直接法合成中的催化剂以及反应条件对DMC收率的影响。CO₂直接合成DMC有望成为一条重要的工业路线。