烯烃与二氧化碳直接合成环碳酸酯的研究进展

二氧化碳(CO_2)是一种来源丰富、价廉易得的C1资源,将二氧化碳化学固定为环碳酸酯是最具工业应用前景的CO_2资源化利用途径之一。相比于环氧化物与CO_2反应制备环碳酸酯,以毒性小、价格低廉的烯烃为原料,通过环氧化、CO_2环加成反应一步制备环碳酸酯,由于反应路线简洁、原子经济性高,具有重要的工业应用价值。在此回顾了近年来烯烃与CO_2直接合成环碳酸酯的研究进展,着重介绍了不同种类的催化剂,主要包括离子液体、金属氧化物或盐、金属有机配合物、金属有机框架材料等催化剂,并对其未来发展方向进行了展望。     

二氧化碳与环氧烷反应制备环状碳酸酯催化剂研究进展

以CO2与环氧乙(丙)烷合成碳酸乙(丙)烯酯的反应为主要研究对象,对应用于环氧烷和CO2反应制备环状碳酸酯的催化剂进行比较,并对未来的发展方向进行了预测.结果发现,均相催化剂,特别是金属配合物催化剂,用于CO2和环氧烷合成环状碳酸酯反应的催化活性和选择性通常比较高,但均相催化剂与产物分离困难.与均相催化剂相比,多相催化剂易于和产物分离.但普通的多相催化剂,如金属氧化物催化剂和碱金属分子筛催化剂的催化活性较差,反应条件苛刻.将均相催化剂固载化形成具有高活性、高选择性和高稳定性的多相催化剂将是未来的发展方向.     

不同催化剂体系作用于CO2和环氧化合物环加成法合成环状碳酸酯反应机理研究进展

CO₂与环氧化合物合成环状碳酸酯具有100%的原子利用率,是CO₂化学利用法最有效的途径之一,且环状碳酸酯应用范围广泛,如非质子溶剂、锂离子电池中的电解质、聚碳酸酯和聚氨酯合成的单体、药物中间体以及其他精细化学品等。综述了近年来上述反应催化体系的最新进展,包括动力学、机理研究,并重点介绍了影响其活性和选择性的参数。     

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。     

以可再生资源二氧化碳为原料合成环状碳酸酯

综述了近几年来由可再生资源二氧化碳制备环状碳酸酯的方法,主要有如下3种:二氧化碳与环状缩酮反应,二氧化碳与1,2-二醇及其衍生物反应,二氧化碳与环氧化物反应。围绕研发高活性的催化体系加以重点介绍。     

大豆油与CO2合成五元环状碳酸酯

采用天然可再生资源大豆油的环氧化产物(ESBO)和CO2为原料,以碘化钠和N,N-二甲基甲酰胺为催化体系,通过环加成反应合成了五元环状碳酸酯(CSBO)。考察了不同碱金属卤化物及不同溶剂的催化效果,证明碱金属卤化物碘化钠和N,N-二甲基甲酰胺为一种高效催化体系。进一步测试温度对反应的影响,证明合适的反应温度为120℃。用红外光谱,核磁共振氢谱,黏度计,凝胶色谱,热分析对产物进行了结构分析,表明以碘化钠和N,N-二甲基甲酰胺为催化剂,温度120℃,CO2压力1MPa,反应时间20h的条件下,环氧大豆油的转化率可达90.4%。     

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。     

一种合成环状碳酸酯的新方法

介绍了一种以二醇和碳酸二乙酯国原料一锅法制备了高纯度环状碳酸酯单体的合成方法,实验证明此方法可大大提高了产率,减少反应时间。     

碳酸二酯合成中催化剂的研究进展

简述了近年来碳酸二酯合成方法的研究进展,介绍了酯交换法、氧化羰化法、脱羰基法和二氧化碳直接合成法等,并着重介绍了碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯合成工艺中催化剂的研究与开发情况。     

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。     

多元环碳酸酯的合成与表征

以环氧树脂E-44为原料,在高温、高压、催化剂存在下使环氧基转化为五元环碳酸酯基,并通过FT-IR、1HNMR、元素分析、GPC等方法对环碳酸酯进行表征.详细讨论了催化剂的种类、反应温度、反应压力、反应时间等对环氧基转化率以及产物外观的影响.结果表明,当温度在100℃,二氧化碳压力在1.5 MPa,以四丁基溴化胺和溴化钾为催化剂,反应5 h,环氧基的转化率可达95%以上,而且产物外观较好.     

环状碳酸酯的合成及微波开环聚合研究

以2,2-二甲基-1,3-丙二醇和氯甲酸乙酯为原料合成了环状碳酸酯5,5-二甲基-1,3-二口恶烷-2-酮(DTC),并对DTC在食品添加剂乳酸锌引发下的微波开环聚合进行了研究.结果表明:在170 W的微波辐照下,辐照时间对聚合物的分子量有较大影响,当辐照时间为17 min时,聚合物的分子量达到最大,Mw、 Mn分别达到208 000和127 000.     

应用微反应器合成环状碳酸酯的工艺与模拟

应用分子内双功能催化剂，设计了利用环氧烷烃和CO2偶合反应合成环状碳酸酯的连续微通道工艺，考察了催化剂用量、反应温度、反应压力、CO2与环氧烷烃比例对反应的影响。实验结果显示，即使在较温和条件（120 ℃、1.5 MPa）和较低催化剂用量下（0.5‰ mol），环氧烷烃仍可高效地转化为相应的环状碳酸酯，反应30 s环氧烷烃转化率可达78%。在相同条件下，微通道反应工艺转化速率是传统釜式反应工艺的1.8倍。这表明所设计的微通道反应工艺对反应过程中气液混合传质具有显著强化作用。通过fluent软件模拟微通道中气液混合情况，研究了不同工况对环氧烷烃与CO2混合效果的影响。结合实验结果分析表明，影响气液混合的关键因素为气体扰动。     

CO2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的多相催化体系研究进展

作为最主要的温室气体,二氧化碳(CO₂)的过度排放已导致了严重的环境问题。同时,CO₂也属于储量丰富、廉价、安全和可再生利用的C1资源,被认为是有机合成的理想碳材料。高效且绿色的化学固定CO₂耦合制备具有高沸点、高极性、低挥发性和可生物降解性等优点的环状碳酸酯是CO₂资源化利用的有效方式,已引起社会各界的广泛关注。本文首先简述了目前合成环状碳酸酯的现有反应路径。然后,以CO₂和环氧化物的耦合反应为出发点,着重分析了该反应发生所涉及的反应机理以及催化该反应时多相催化体系的设计思路和当前研究进展。同时,综合比较了不同多相催化体系的催化条件、催化活性及循环使用性等催化参数的优缺点。最后,基于上述分析,本文总结了不同多相催化体系的应用前景并建议其后续发展应与均相催化体系相结合,利用两者的优势高效活化CO₂与环氧化物,以实现温和条件下催化耦合反应。     

离子液体中电活化CO2合成有机碳酸酯的研究进展

综述了近年来离子液体介质中CO₂电活化合成有机碳酸酯的研究进展, 着重概述了电催化合成碳酸二甲酯(DMC)和环状碳酸酯的研究现状, 并简述了CO₂间接电活化和直接电活化技术, 以及反应介质、电极材料等因素对反应产物的影响, 对电催化还原CO₂的关键技术和今后研究重点进行了探讨。离子液体具有不易挥发、可循环使用、导电性好、对CO₂有较高溶解度等优点, 在CO₂固定和有机资源化研究中日益受到重视。电化学作为一种环境友好的绿色合成新技术, 在CO₂有机资源化方面有很好的应用前景, 对缓解日益严峻的温室效应、实现CO₂的资源化利用具有十分重要的现实意义。     

由二氧化碳出发合成有机碳酸酯

对以二氧化碳为原料合成有机碳酸酯的环氧路线、酯交换和直接合成方法作了综合评述 ,认为直接合成是最佳的合成路线。碳酸酯的直接合成可在均相及多相催化体系中进行 ,负载金属、金属甲氧基化合物及碱均可作为催化剂。直接法研究的关键在于高性能催化剂的开发、由二氧化碳对金属 -氧键插入反应导致的催化循环的构筑及耦合反应的应用。     

脂肪族环状碳酸酯的合成及其开环聚合研究进展

脂肪族聚碳酸酯是生物医用材料中的一个重要组成部分,而脂肪族环状碳酸酯开环聚合是制备脂肪族聚碳酸酯的一类重要方法。本文介绍了近年来不同大小和种类的脂肪族环状碳酸酯单体的合成及其聚合物的制备,并对其阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合的机理进行了讨论。     

碱性树脂催化合成生物质五元环状碳酸酯

生物质材料环氧大豆油和CO2在碱性树脂D201的催化下,通过环加成反应生成五元环状碳酸酯。近一步对D201树脂进行改造和改性,得到系列新型碱性树脂催化剂,考察了温度、时间、催化剂种类等因素对反应的影响。结果表明,制备的碱性树脂催化剂的催化活性均高于D201树脂,其中以碘离子改进型碱性树脂催化剂的催化活性最高,在反应温度为120℃、反应时间为12 h的条件下,可使环氧大豆油的转化率达到90%以上。     

碳酸丙二醇酯的新法合成

在ＫＩ配合物的催化下，环氧丙烷和二氧化碳反应生成碳酸丙二醇酯。ＫＩ配合物的催化作用与１８－冠－６相当，反应压力为以［（１４．７０～１８．３８）×１０－３ＭＰａ］，温度为８０～１００℃，时间１ｈ２０ｍｉｎ。产品收率可达９９．９％，催化剂可循环使用。     

固载化BrФnsted酸离子液体催化合成环状碳酸酯的研究

制备了一系列聚苯乙烯树脂(PS)固载的系列BrФnsted酸性离子液体,并对其结构进行了表征。考察了固载化离子液体在二氧化碳与环氧化合物环加成反应中的催化性能,并对其反应条件进行了优化。在固载化离子液体PS-羧基异丁基-咪唑溴盐(PS-HBIMBr)的催化作用下,在反应温度为120℃、反应压力2.0 MPa的优化条件下反应3 h,碳酸丙烯酯的收率高达92.7%,该催化剂对二氧化碳与环氧化合物环加成反应具有良好的重复使用性能。