CO2是主要的溫室氣體，但同時(shí)也是C1家族最為廉價(jià)和豐富的碳資源，這種便宜而且無(wú)毒的C1資源的固定化及資源化研究一直是世界各國(guó)普遍關(guān)注的重要課題。其中，將CO2化學(xué)固定轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳酸酯更是CO2資源固定化的熱點(diǎn)之一。
由于CO2具有高的熱穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)惰性，CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳酸酯的條件相對(duì)苛刻，常需要高的反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力，而且需要強(qiáng)堿、復(fù)雜的金屬配合物做催化劑。因此，探索綠色、無(wú)金屬的催化劑，在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下將CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳酸酯具有重要意義。
近日，中科院化學(xué)所韓布興院士課題組在發(fā)表綜述，總結(jié)了近十年堿性離子液體在催化CO2合成有機(jī)碳酸酯中的應(yīng)用和發(fā)展。
堿性離子液體具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，在CO2化學(xué)固定化，特別是催化CO2合成有機(jī)碳酸酯方面展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。文章根據(jù)離子液體堿性位點(diǎn)的不同介紹了常用堿性離子液體的分類和結(jié)構(gòu)，詳細(xì)討論了多種堿性離子液體催化CO2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀和鏈狀碳酸酯的反應(yīng)，包括反應(yīng)條件、目標(biāo)產(chǎn)物收率、堿性離子液體的催化活性和反應(yīng)機(jī)理。
對(duì)比大量已報(bào)道的工作發(fā)現(xiàn), 離子液體的堿度、官能團(tuán)、陰離子與陽(yáng)離子的相互作用都會(huì)影響其催化活性。利用合適的堿性離子液體，可以在高收率、高選擇性的溫和條件下生成環(huán)狀碳酸酯。然而，與堿性離子液體催化CO2反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯相比，堿性離子液體催化CO2向鏈狀碳酸鹽酯的轉(zhuǎn)化仍存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、溫度和CO2壓力高、選擇性和收率低等問(wèn)題。鑒于此，作者提出：可通過(guò)設(shè)計(jì)具有合適功能基團(tuán)和堿度的特定功能性離子液體或混合功能性堿性離子液體體系解決CO2化學(xué)固定生成鏈狀碳酸酯中現(xiàn)存的問(wèn)題。作者相信，基于堿性離子液體的催化體系在開(kāi)發(fā)高效、綠色的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳酸鹽的路線方面具有廣闊的前景。
作者簡(jiǎn)介：
胡佳音，2016年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，現(xiàn)為天津科技大學(xué)講師。主要研究方向?yàn)楣δ茈x子液體的制備及其在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用。在Angew. Chem. Int. Ed.、Green. Chem.、ChemSusChem等期刊發(fā)表論文7篇。
韓布興院士，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員，中國(guó)科學(xué)院院士，《中國(guó)科學(xué)：化學(xué)》和Science China Chemistry編委。主要從事化學(xué)熱力學(xué)與綠色化學(xué)的交叉研究，在超臨界流體、離子液體等綠色溶劑體系化學(xué)熱力學(xué)、綠色溶劑在化學(xué)反應(yīng)和材料合成中的應(yīng)用研究方面取得系統(tǒng)性成果。在 Science、Acc. Chem. Res.、Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Nature Commun.等期刊發(fā)表SCI收錄論文480篇，被引15000余次，獲國(guó)家專利30件。作為第一完成人獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲Elsevier出版社J. Colloid interf. Sci.期刊終身成就獎(jiǎng)。
參考文獻(xiàn)：
Jiayin Hu, Huizhen Liu & Buxing Han. Basic ionic liquids promoted chemical transformation of CO2 to organic carbonates. Sci China Chem, 2018, 61(12): 1486-1493。
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11426-018-9396-3
