含1,2二取代的苯并咪唑配体的Zn(Ⅱ)络合物上化学固定CO2转化为环状碳酸酯

合成了一种新的Zn(Ⅱ)配合物ZnCl2(L1)2] (1) (L1为 2-(2-噻吩)-1-(2-噻吩甲基)-1H-苯并咪唑),并采用NMR和IR光谱、元素分析、ESI-HRMS光谱测定和热重分析等对它进行了表征,其分子结构也由单晶X射线衍射确定.络合物1含有单核四面体Zn(Ⅱ)单元,即所谓的锁定的几何结构,这源自分子中存在弱的分子间S···π和π-π配体间相互作用.通过简易的合成路线即可制得苯并咪唑配体及其与Zn(Ⅱ)配合物.采用CO2与环氧化物耦合生成环状碳酸酯反应考察了1的催化活性,以及反应条件的影响.该配合物在无溶剂条件下可高效催化多种环氧化物的转化,具有较好的转化率,TONs和TOFs.     

青霉素G酰化酶在含环氧基团的顺磁性聚合物微球上的固定化（英文）

青霉素G酰化酶(PGA)是一种重要的工业生物催化剂,常用于以青霉素G为底物生产7-氨基去乙酰氧基头孢烷酸(7-ADCA)和6-氨基青霉烷酸(6-APA)等半合成β-内酰胺类抗生素.然而,PGA较差的稳定性和可重复使用性能限制了其在工业上的广泛应用.因此,将PGA固定在固体载体上是很有必要的,可以形成一种可重复使用的高性能的多相催化剂.用于生物酶固定化的良好载体应具备以下条件:(1)载体表面具有可用于与生物酶多点结合的高密度的官能团;(2)载体具有较大的比表面积以固定更多的生物酶.通常情况下,可以通过减小载体的粒径来增加其比表面积,然而,小粒径的载体很难从反应混合液中分离出来,造成固定化酶回收使用困难.为了将聚合物微球的优异固定化性能与磁性纳米粒子的独特顺磁性结合起来,我们制备了一种含环氧基团的顺磁性聚合物微球作为PGA的固定化载体.但由于Fe_3O_4纳米颗粒具有较高的表面能,在反相悬浮聚合反应过程中容易团聚成大颗粒,从而导致制备的顺磁性聚合物微球的磁体含量、表面形貌和粒径分布存在差异.此外,Fe_3O_4纳米颗粒与聚合反应单体之间的相容性不好,使得部分磁性颗粒不能很好地包埋于聚合物微球内部,影响固定化酶的活性和操作稳定性.本文以N,N′–亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,以甲基丙烯酸缩水甘油酯和烯丙基缩水甘油醚为功能性单体,用反相悬浮聚合方法在SiO_2包覆的Fe_3O_4纳米颗粒表面成功制备出含环氧基团的顺磁性聚合物微球.用SEM,FT-IR,XRD,VSM和低温氮气吸附等手段对含环氧基团的顺磁性聚合物微球进行了表征.研究了SiO_2对Fe_3O_4纳米颗粒的包覆和Fe_3O_4/SiO_2纳米颗粒的数量对于固定化酶的初始活性和操作稳定性的影响.SiO_2在反相悬浮聚合过程中发挥重要作用,用SiO_2对Fe_3O_4纳米颗粒进行亲水性改性,有效改善了Fe_3O_4纳米颗粒与聚合反应单体的相容性,将其引入反相悬浮聚合体系中,可以制备得到球形度好、粒径分布均匀和超顺磁性的含环氧基团的顺磁性聚合物微球,其中当Fe_3O_4/SiO_2纳米颗粒的质量比为7.5%时制备的含环氧基团的顺磁性聚合物微球具有最好的PGA固定化性能.PGA通过其活性非必需侧链基团–氨基与顺磁性聚合物微球表面的环氧基团的共价结合来制备顺磁性固定化酶,该固定化PGA的初始活性为430 U/g(wet),在外加磁场的作用下容易回收使用,重复使用10次后可保留99%的初始活性,具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,具有较好的工业应用前景.     

采用金属有机骨架材料M(HBTC)(4,4'-bipy)·3DMF(M=Ni,Co,Zn)催化CO2与环氧丙烷的环加成反应

采用溶剂热法合成了三种M(HBTC)(4,4’-bipy)·3DMF (M = Ni, Co, Zn, HBTC = 1,3,5-均苯三甲酸, 4,4’-bipy = 4,4′-联吡啶)结构的支柱层金属有机骨架材料(MOFs). 首次采用溶剂热和微波法合成了Zn(HBTC)(4,4’-bipy)·3DMF, 并采用多种物理化学方法对其进行了表征. M(HBTC)(4,4’-bipy)·3DMF中包含有M2+离子的蜂窝网格层和BTC单元, BTC单元与4,4’-联吡啶柱进一步交联形成三维多孔骨架材料. 在采用烷基铵卤化物作为助催化剂和无溶剂的条件下, 所有MOFs材料均对催化固定CO2与环氧化合物环加成制备环状碳酸酯反应表现出非常好的协同催化性能, 其催化活性高低顺序为: Zn ＞ Co ＞Ni, 这可通过酸-碱双功能特性进行解释. 采用微波法合成的Zn(HBTC)(4,4’-bipy)·3DMF材料表现出与常规催化剂相似的物理化学性质和催化性能. 考察了不同制备参数的影响和材料的重复使用性能, 并提出了该反应的可能机理.     

Effects of Mo promoters on the Cu-Fe bimetal catalysts for the DMC formation from CO2 and methanol

The Mo-promoted Cu-Fe bimetal catalysts were prepared and used for the formation of dimethyl carbonate（DMC） from CO₂ and methanol.The catalysts were characterized by X-ray diffraction（XRD）, temperature programmed reduction（TPR）,laser Raman spectra（LRS）,energy dispersive spectroscopy （EDS） and temperature programmed desorption（TPD） techniques.The experimental results demonstrated that the Mo promoters can decrease the reducibility and increase the dispersion of Cu-Fe clusters.The concentration balance of base-acid sites can be readily adjusted by changing the Mo content.The moderate concentration balance of acid and base sites was in favor of the DMC formation. Under optimal experimental conditions,the highest methanol conversion of 6.99%with a DMC selectivity of 87.7%can be obtained when 2.5 wt%of Mo was loaded.     

Solvothermal synthesis of covalent triazine framework and its application in photodegradation of organic dyes

Covalent triazine frameworks (CTFs) have recently attracted increasing attention in various fields. However, it is still challenging to prepare CTFs with good crystallinity via an efficient approach under mild conditions. This work offered a useful protocol based on a homogeneous solvothermal monomer/catalyst/solvent system for the preparation of crystalline CTFs, directly from several nitrile-containing monomers. The synthesized CTFs were featured with good crystallinity and high thermal stability. Finally, an afforded CTF material was applied as a photocatalyst for the degradation of Rhodamine B with excellent performance. Meanwhile, the CTF material was found to be chemically stable after the photocatalytic reaction.     

CO2 capture capacity of five- and six-membered cyclic amidines bearing silatranyl group under dry conditions

CO₂ capture and release behaviors of three amidines bearing silatranyl group in DMSO solution were evaluated under dry conditions containing a very small amount of water. A six-membered cyclic amidine with silatranyl group captured CO₂ at 25 °C under atmospheric pressure quantitatively, and the trapped CO₂ was released at 60 °C under Ar atmosphere. A five-membered cyclic amidine with silatranyl group also captured CO₂, but less efficiently, under the same conditions as above. In contrast, an acyclic amidine with silatranyl group did not capture CO₂ at all, as expected from the poor CO₂-capturing ability of the acyclic amidine moiety.     

基于TiO2的绿色多相催化剂催化CO2与环氧化合物偶联反应

金属离子掺杂纳米TiO2(M-TiO2,M=Zn2+,Cu2+,Co2+,Mn2+,Ni2+)在CO2与环氧化合物的偶联反应中表现出较高的催化活性.反应以四正丁基碘化铵(TBAI)为共催化剂,在无溶剂条件下进行.考察了反应温度、反应时间和CO2压力在Zn-TiO2/TBAI体系中对反应性能的影响.作为无毒的多相催化剂,Zn-TiO2可循环使用5次,其催化活性没有明显降低.     

Tetrabutylammonium salts of tritransition-metal-substituted A-α-tungstogermanate:Halogen-free and single-component catalysts for the coupling reaction of carbon dioxide and epichlorohydrin

The green synthesis of chloropropylene carbonate via the coupling reaction of carbon dioxide and epichlorohydrin had been achieved using halogen-free and single-component catalysts tetrabutylammonium salts of tritransition-metal-substituted A-α-tungstogermanate [（n-C₄H₉）₄N]₃H₇GeW₉M₃（H₂O）₃O₃₇（M = Cu^Ⅱ,Ni^Ⅱ,Co^Ⅱand Mn^Ⅱ） without any solvent.The catalytic activity was significantly depended on the transition metal introduced in polyoxometalates.[（n-C₄H₉）₄N]₃H₇GeW₉Mn₃（H₂O）₃O₃₇ exhibited the highest catalytic activity with 94.9%conversion for epichlorohydrin and 98%selectivity for chloropropylene carbonate in 3 h.Plausible mechanism was proposed based on the results.     

新型氮杂环卡宾锌化合物催化CO2和环氧化物高效合成环状碳酸酯

合成了一系列新型的芘标记含溴亲核阴离子的氮杂环卡宾前驱体化合物,接枝卤化锌后获得具有CO2捕获能力以及路易斯酸碱位点的NHC-PDBI-ZnX2(X=Cl、Br、I)催化剂,通过1H NMR、13C NMR 、XPS、FT-IR、13C CP-MAS NMR和ICP-AES表征技术对该类催化剂结构和化学性质进行了表征。氮杂卡宾锌配合物被证明是有效的单组分多功能催化剂,对环氧丙烷和CO2的环加成反应显示出较高的催化活性和选择性。最佳活性的NHC-PDBI-ZnI2催化剂在120℃、3.0MPa、2.0h较温和条件下,取得98%以上碳酸丙烯酯收率。该催化剂还具有优异的底物普适性和循环使用稳定性,归因于路易斯酸性Zn 2 与NHC-PBDI主链形成的强共价键。此外,结合FTIR等表征推测了反应机理,其中NHC-PDBI-ZnX2的卡宾位吸附活化CO2以及路易斯酸碱位点开环的协同效应促进了环加成反应在无溶剂和助催化剂的条件下有效地进行。     

基于两性离子型季铵盐-KI的温度控制自分离离子液体(IL)催化体系用于二氧化碳固定反应（英文）

随着在世界各国工业化进程不断加快,人类对煤、石油、天然气等化石燃料的需求越来越大,既加速了能源短缺,又排放了大量CO_2.CO_2又成为分布最广、价格便宜和储量丰富的碳资源.人类除了努力做到CO_2减排,又可将其转化为能源、材料和各种化工产品.CO_2与环氧化合物发生偶联反应生成环碳酸酯,具有原子经济性,符合绿色化学的观点,是最有前景的方法之一.CO_2可以与三元环氧化合物发生偶联反应生成五元环状碳酸酯,它是当今合成环碳酸酯比较成熟的方法.已经被设计合成并应用的高效催化体系有离子液体催化剂、金属盐或氧化物催化剂、有机催化剂、希夫碱金属配合物催化剂以及大环金属配合物催化剂等等,但最有效的催化剂还是均相催化剂,其最大的缺点在于催化剂和产物分离困难.既有均相催化剂高的催化活性,又能像多相催化剂易于分离,是人们设计新催化剂的目标.本文设计合成了一系列含有不同烷基链长度的两性离子型季铵盐(ZTQAs),可以与KI协同催化CO_2与环氧化合物偶联反应.随着烷基链的增长,ZTQAs在碳酸丙烯酯中表现出温度调控的自分离特性.通过X射线光电子能谱和量子化学计算证实,ZTQAs与KI之间存在明显的相互作用,从而增强了碘离子的亲核能力.当反应条件为125 ℃,CO_2压力1.5 MPa以及1mol%催化剂用量下,DTPS/KI催化剂取得了良好的收率(95.1%).并且该催化剂可以从催化系统中自发的析出,因而既表现出均相催化剂的高活性,又可以像非均相催化剂那样循环使用.该催化剂催化各种环氧化合物与CO_2偶联反应中均显示出良好的催化性能     

2D covalent organic framework: a photoactive heterogeneous catalyst for chemical fixation of CO2 over propargyl amines in water under sunlight

We have demonstrated the efficient synthesis of Pd(II)-based 2D mesoporous covalent organic framework (COF) along with a small amount of Pd(0), which is characterized by different characterization tools. These studies suggest that this material with low bandgap energy (Eg) of 1.73 eV can exhibit great photocatalytic activity toward CO₂ fixation reaction. Therefore, we have applied the Pd(II)-loaded COF as a new and effective photocatalyst for the preparation of oxazolidinone through the chemical fixation of CO₂. The reaction takes place in green solvent (H₂O) in absence of any base and under the sunlight at atmospheric pressure of CO₂ without using any cocatalyst. The reaction does not happen in the dark. In this context, we showed that a turnover number (TON) of 3.392 × 10³ can be achieved using the catalytic cycle under sunlight. The light dependency of the reaction is also checked by a control experiment via light modulation between light on and off. Furthermore, the catalyst shows efficient reusability for multiple reaction cycles, and also the heterogeneity test of the material suggests minimal active metal leaching during the catalysis reaction cycles. These results for the photocatalytic synthesis of oxazolidinone by CO₂ incorporation over COF under sunlight open a new environment-friendly green pathway for the formation of oxazolidinones.     

非金属催化剂在催化环氧化物和CO2合成环状碳酸酯中的研究进展

随着科学技术的进步和工业化的发展,大量化石燃料被消耗,大气中二氧化碳浓度急剧增加,导致温室效应加剧,严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想,利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯,不仅满足“绿色化学”的要求,而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止,大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂,包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物),多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位,大多表现出优异的催化活性。然而,目前可供开采的金属矿越来越少,大多数金属的回收再利用率较低,重金属污染日趋严重。因此,开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
　　本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂,主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理,重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现,具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高,氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性;传统离子液体的活性一般不理想,氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应,且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性;负载型催化剂中,载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行,多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性;利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物,催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物;碳材料催化剂中,引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮),有利于 CO2的吸附和活化,能促进环加成反应。此外,利用密度泛函的方法,计算模拟催化反应过程,能更好地揭示反应机理,并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
　　该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂,终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳,并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想,利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂,有望实现上述目标。