【摘 要】
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CO2与环氧化物的环加成反应是重要的CO2转化反应之一,具有原子效率高（100%）且环状碳酸酯产物应用范围广的特点。然而,由于CO2自身的化学惰性,这种环加成反应往往需要使用高效催化剂。为此,本文采用1,2,4,5-苯四胺盐酸盐分别与2,4,5-三（4-甲酰基苯基）-1-丁基咪唑（TPI）、1,4-二（1-丁基-4,5-二（对甲酰基苯基）-咪唑）苯（BPI）、4,4’-（1-丁基-2-（8-甲酰基
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CO2与环氧化物的环加成反应是重要的CO2转化反应之一,具有原子效率高（100%）且环状碳酸酯产物应用范围广的特点。然而,由于CO2自身的化学惰性,这种环加成反应往往需要使用高效催化剂。为此,本文采用1,2,4,5-苯四胺盐酸盐分别与2,4,5-三（4-甲酰基苯基）-1-丁基咪唑（TPI）、1,4-二（1-丁基-4,5-二（对甲酰基苯基）-咪唑）苯（BPI）、4,4’-（1-丁基-2-（8-甲酰基-6H,12H-5,11-甲基二苯并[b,f][1,5]二氮-2-基）-1H-咪唑-4,5-二基）二苯甲醛（FBI）和4,4’,4’’,4’’-（（6H,12H-5,11-甲基二苯并[b,f][1,5]二氮-2,8-二基）双（1-丁基-1H-咪唑-2,4,5-三基））四苯甲醛（MBI）缩聚,合成相应的四种含三芳基咪唑基团的多孔有机聚合物（PTPI,PBPI,PFBI和PMBI）。所合成的四种聚合物都具有较高的比表面积(SBET)和CO2吸附值。随后用碘甲烷对PBPI和PMPI分别进行离子化后处理,合成了两种含三芳基咪唑离子盐的多孔有机聚合物（PBPI-IL和PMPI-IL）,并将其应用于催化CO2与环氧化物的环加成反应。PBPI-IL和PMPI-IL中的苯并二咪唑环结构与环氧化物之间的氢键相互作用、与二氧化碳分子之间的π-π相互作用以及I-离子的高亲核性使其对CO2环加成反应具有较高的催化活性。此外,所合成的非均相催化剂还具有易回收,循环性好等特点。具体研究内容包括:（1）含三苯基咪唑碘盐的多孔有机聚合物（POPs）的合成及其在CO2环加成反应中的应用。本章以对苯二甲醛为起始原料,经过保护、苯偶姻缩合、Debus-Radziszewski反应、烷基化以及脱保护等反应分别合成了TPI和BPI两种单体。而后将TPI和BPI分别与1,2,4,5-苯四胺四盐酸盐缩聚制得多孔有机聚合物PTPI与PBPI,PTPI和PBPI的比表面积(SBET)分别为480 m~2g-1和575 m~2g-1,CO2吸附值分别为2.48mmol g-1和2.64 mmol g-1（273 K,1 bar）。在此基础上将PBPI与碘甲烷反应,并通过控制反应条件合成了不同离子化程度的三苯基咪唑碘盐的多孔有机聚合物（PBPI-IL1、PBPI-IL2和PBPI-IL3）。其中PBPI-IL2的离子化程度约为31.94 mol%,其比表面积(SBET)和CO2吸附值分别为350 m~2g-1和1.88 mmol g-1（273 K,1 bar）。PBPI-IL2用于催化CO2与环氧化物的环加成反应,显示出优异的催化活性。例如在无助催化剂情况下,其催化氧化环己烯与CO2环加成反应的转化率及选择性可分别高达96%和99%。（2）含三苯基咪唑/特罗格尔碱碘盐的POPs的合成及其在CO2环加成反应中的应用。以上章合成的1,2-二（4-（1,3-二硫戊环基）苯基）乙烷-1,2-二酮和2,8-二甲醛-6H,12H-5,11-甲基二苯并[b,f][1,5]二氮为原料,采用Debus-Radziszewski反应、烷基化以及脱保护等反应分别合成了FBI和MBI两种单体。而后将FBI和MBI分别与1,2,4,5-苯四胺四盐酸盐缩聚制得多孔有机聚合物PFBI和PMBI。研究结果表明,PFBI和PMBI的SBET分别为441 m~2g-1和431 m~2g-1;CO2吸附量分别为2.27 mmol g-1和2.59 mmol g-1（273 K,1 bar）。同样将PMBI与碘甲烷反应合成含三苯基咪唑/特罗格尔碱碘盐的多孔有机聚合物（PMBI-IL）,其离子化程度约为65.92 mol%,比表面积(SBET)和CO2吸附值分别为108 m~2g-1和1.47 mmol g-1（273 K,1 bar）。PMBI-IL用于催化CO2与环氧化物的环加成反应,同样显示出优异的催化活性。
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