本文關(guān)鍵詞：碳二卡賓對二氧化碳的捕集、活化和催化轉(zhuǎn)化

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【摘要】：化石燃料燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放是首要的溫室氣體來源,造成全球變暖和氣候變遷等環(huán)境問題。但二氧化碳同時又是廉價易得、儲量豐富、不可燃、無毒無害且可再生的C1資源,將其固定和轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)效益。因此,二氧化碳化學(xué),即將二氧化碳的捕集、活化和催化轉(zhuǎn)化有機(jī)地結(jié)合為一體的過程,應(yīng)運而生,并成為解決環(huán)境和能源問題的潛在途徑。碳二卡賓,又稱彎曲聯(lián)烯,因其獨特結(jié)構(gòu)而具有以下三個特質(zhì)：1)具有強(qiáng)供電性,可以作為強(qiáng)σ供體和弱π受體;2)中心碳原子可被雙質(zhì)子化；3)中心碳原子可與過渡金屬形成雙配位。近年來,碳二卡賓型化合物以其優(yōu)異的強(qiáng)供電性和σ-給體特性,成為新興的過渡金屬配體和有機(jī)小分子催化劑。本論文以二氧化碳化學(xué)的涵義為立題思路,設(shè)計二氧化碳捕集、活化和催化轉(zhuǎn)化一體過程,意圖實現(xiàn)將廢棄碳排放轉(zhuǎn)化為精細(xì)化學(xué)品的變廢為寶過程。首先,設(shè)計合成四類氮原子上帶有不同取代基團(tuán)的碳二卡賓與二氧化碳的加合物,通過核磁共振、紅外吸收光譜和高分辨質(zhì)譜等波譜學(xué)表征手段確定其結(jié)構(gòu),并證明了直線型二氧化碳被碳二卡賓活化為彎曲型的羧基結(jié)構(gòu)。其中碳二卡賓與二氧化碳形成的加合物的羰基核磁共振化學(xué)位移在159～169 ppm范圍內(nèi)；紅外吸收光譜顯示的羰基非對稱伸縮振動吸收峰在1570～1590 Cm-1處；電噴霧質(zhì)譜表明加合物的分子離子峰均為碳二卡賓的分子量+44(C02)。隨后,以碳二卡賓與二氧化碳的加合物為催化劑,實現(xiàn)了二氧化碳與氮雜環(huán)丙烷的催化環(huán)加成反應(yīng),顯示出其同時作為二氧化碳捕集吸收劑和轉(zhuǎn)化催化劑的巨大潛力。在雙(1-苯基-3-甲基苯并咪唑)碳二卡賓二氧化碳加合物1d為催化劑(5 mol%)的最優(yōu)條件(2 MPa,80℃,12 h)下,帶有多種取代基團(tuán)的氮雜環(huán)丙烷被用以固定二氧化碳為嗯唑啉酮類精細(xì)化學(xué)品,分離收率達(dá)80%～99%。基于實驗現(xiàn)象和文獻(xiàn)報道,還提出了碳二卡賓與二氧化碳的加合物催化氮雜環(huán)丙烷與二氧化碳反應(yīng)的可能機(jī)理。另外,該催化體系還適用于環(huán)狀碳酸酯的合成,2-苯基環(huán)氧乙烷和炔丙醇均可與二氧化碳發(fā)生環(huán)加成反應(yīng),顯示出其良好的底物適用性。
【關(guān)鍵詞】：碳二卡賓 二氧化碳 捕集 活化 催化轉(zhuǎn)化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X701;O621.25
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 文獻(xiàn)綜述8-36
• 1.1 二氧化碳化學(xué)8-16
• 1.2 碳二卡賓16-27
• 1.3 二氧化碳與氮雜環(huán)丙烷的催化環(huán)加成反應(yīng)：VA唑啉酮合成27-33
• 1.4 選題思路與論文內(nèi)容33-36
• 2 碳二卡賓對二氧化碳捕集、活化與催化研究36-61
• 2.1 引言36
• 2.2 實驗部分36-47
• 2.2.1 主要藥品及溶劑純化36-37
• 2.2.2 分析測試儀器37
• 2.2.3 碳二卡賓二氧化碳加合物的合成37-46
• 2.2.4 碳二卡賓二氧化碳加合物催化氮雜環(huán)丙烷和CO_2反應(yīng)46-47
• 2.2.5 碳二卡賓二氧化碳加合物紅外光譜的測定47
• 2.3 結(jié)果與討論47-61
• 2.3.1 碳二卡賓二氧化碳加合物的合成47-50
• 2.3.2 碳二卡賓二氧化碳加合物的核磁共振(NMR)和高分辨質(zhì)譜(HRMS)分析50-56
• 2.3.3 碳二卡賓二氧化碳加合物的紅外光譜(FTIR)分析56-57
• 2.3.4 以碳二卡賓二氧化碳加合物為催化劑的環(huán)加成反應(yīng)57-61
• 3 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 附錄A 相關(guān)產(chǎn)物的~1H NMR、~(13)C NMR核磁圖和質(zhì)譜圖69-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況82-83
• 致謝83-84

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣錫夔;;卡賓化學(xué)的進(jìn)展及某些問題[J];科學(xué)通報;1965年08期

2 張必良;;卡賓化學(xué)分支——高張力環(huán)卡賓的進(jìn)展[J];化學(xué)通報;1987年11期

3 馬艷鳳,馬楠,孟繁友;關(guān)于卡賓的研究[J];松遼學(xué)刊(自然科學(xué)版);1997年03期

4 孫小宇;吳R，

本文編號：657821