协同碱金属和碱土金属卤化物催化CO2和环氧化合物 环加成反应的助催化剂研究进展

李庆硕, 李梦情, 赵馨蕊,赵可新,李双儿,常海波

(河南大学 化学化工学院, 功能聚合物复合材料研究所, 河南 开封 475004)

CO2是主要的温室气体之一，同时也是廉价易得、无毒、可再生的C1资源。随着环境和能源问题的日益严峻，CO2的资源化利用受到了人们越来越多的关注[1-5],其中将CO2与环氧化合物环加成转化为环状碳酸酯(图1)是CO2资源化利用中最有效的路线之一[3-4]。这不仅因为该反应是典型的原子经济反应，有100%的原子利用率，而且反应所得产物环状碳酸酯具有高沸点、高溶解性和可降解等一系列优异性能，广泛应用于有机合成、电化学、纺织和聚合物合成等领域[6]。

图1 CO2与环氧化合物的环加成反应Fig.1 Cycloaddition reaction of CO2 and epoxides

在CO2和环氧化合物合成环状碳酸酯的反应中，环氧化合物具有较高的环张力和很高的反应活性，易发生开环加成反应；然而CO2中碳原子处于最高氧化态，具有热力学上的稳定性和动力学上的惰性。因此一般要在催化剂的作用下该反应才能够顺利进行。据报道碱金属卤化物[7-8]、碱土金属卤化物[9]、金属氧化物[10]、过渡金属配合物[11-14]、金属有机框架[15-17]和有机催化剂[18-20]等均可以作为催化剂促进CO2与环氧化物的环加成反应。

碱金属和碱土金属卤化物因低毒、成分简单、易处理、廉价易得且稳定而受到广泛地研究，尤其是碱金属卤化物催化剂目前已经应用于工业化生产。然而，这两类金属卤化物单独做催化剂，催化活性均比较低，需要在助催化剂的作用下才表现出较高的催化活性。……