低压下CO2转化为氨基甲酸酯和环状碳酸酯

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二氧化碳是重要的碳一资源,将其转化为有机化合物是二氧化碳利用的重要途径之一。近年来,中国提出了“碳达峰、碳中和”的战略目标,二氧化碳的转化愈显重要。其中,二氧化碳转化为氨基甲酸酯或环状碳酸酯是其化学转化的研究热点。因此,开发新型高效的将二氧化碳转化为这两类化合物的反应体系具有重要意义。基于此,本文的主要研究内容包括以下两个部分:1.以二氧化碳、苯胺及其衍生物、溴代烃为原料,1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为活化剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,发展了一种高效合成氨基甲酸酯类化合物的方法。以苯胺、1-溴正丁烷和二氧化碳的反应为模板反应,考察了溶剂、温度、初始压力、碱的种类和用量、反应物的摩尔比等对反应的影响,获得以下最优反应条件:苯胺1.0 mmol,1-溴正丁烷2.0 mmol,DBU 2.5 mmol,初始压力0.25 MPa,反应温度70℃,DMF 0.5 mL。在最优条件下合成了24个氨基甲酸酯类化合物,最高收率达91%。该反应体系具有条件温和、反应快速的特点。2.以环氧化物和二氧化碳为原料、碘化钾为催化剂,发展了一种高效合成环状碳酸酯类化合物的方法。以二氧化碳和1,2-环氧丙烷的反应为模型反应,考察了溶剂、温度、初始压力、催化剂种类及用量和反应时间对反应的影响。得到以下最优反应条件:初始压力0.5 MPa、反应温度120℃、碘化钾(2.0 mol%)、1,2-环氧丙烷14.3 mmol、溶剂为乙醇(71.5 mmol)。在该条件下合成了5个环状碳酸酯类化合物,其中,以环氧乙烷为起始剂可获得99.9%的收率。为探究溶剂极性与反应收率的关系,在甲苯和乙醇混合溶剂中考察了溶剂比例对四丁基碘化铵催化1,2-环氧丙烷和二氧化碳的环加成反应的影响。结果表明,混合溶剂的极性(Lippert-Mataga极性参数Δf)与反应收率呈正相关性。
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