on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">將二氧化碳與環氧化物共聚合成可降解型聚碳酸酯是緩解溫室效應和塑料污染的重要手段。過去五十年,以金屬催化劑合成CO2基聚合物占據著主導地位。然而,金屬催化劑的復雜制備過程以及有色金屬在產品中的殘留問題限制了其在該領域的實際應用。近期,浙江大學的伍廣朋研究員團隊報道了一種含硼的雙功能化離子液體催化劑用于CO2聚碳酸酯的合成以有效解決以上問題。具體而言,按圖1所示的步驟簡單合成了一系列雙功能化的季銨鹽且實現了公斤級放大。其中,催化劑3b表現出了最優的活性,在氧化環己烷與催化劑進料比為20000:1的情況下,產品選擇性達到了99%,催化效率達到5.0 kg產品/ 1g催化劑,這是目前所報道的最高值。實驗結果和模擬計算表明離子液體的高催化活性主要歸因于親電性的硼原子和季銨鹽分子內協同催化效應。此外,結合反應動力學、多種控制實驗、11B NMR、催化劑晶體結構以及密度泛函理論計算詳細地揭示了一種新的親電-親核反應機理(圖2)。該項工作通過簡單的合成步驟引入了一種無金屬特性的離子液體催化劑,不僅有效解決了多配體金屬催化劑合成步驟復雜和產品中存在金屬殘留的問題,而且實現了原料更加高效的轉化,這為大規模無金屬化生產CO2基聚合物提供了新方案。(圖片來源: J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 28: 12245–12255)
(圖片來源: J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 28: 12245–12255)
Guan-Wen Yang, Yao-YaoZhang, Rui Xie and Guang-Peng Wu*, Bifunctional organoboron catalysts for copolymerization of CO2 and epoxides with unprecedented efficiency, J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.0c03651