綠色催化CO2合成喹唑啉-2,4-(1H,3H)-二酮的研究.pdf

1、近些年來，將 CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)增值化合物一直是一項(xiàng)非常有意義的工作，本文提出一個(gè)綠色催化轉(zhuǎn)化CO2與2-氨基苯甲腈為喹唑啉-2,4(1H,3H)二酮的研究方案，設(shè)計(jì)并制備有多重 CO2吸附、催化轉(zhuǎn)化功能的有機(jī)聚合物。研究這些聚合物對(duì)CO2的吸附、催化轉(zhuǎn)化性能以及偶氮鍵的存在對(duì)CO2/N2吸附選擇性的影響，并開發(fā)了一條廉價(jià)的綠色催化轉(zhuǎn)化CO2的路線。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.為了制備有大的自由體積、比表面積、孔隙度和高CO2吸附量

2、的有機(jī)含氮材料，本文設(shè)計(jì)并合成了四種有機(jī)聚合物：對(duì)苯二胺聚脒(PDPA)、三聚氰胺聚脒（MAPA）、2,4,6-三氨基嘧啶聚脒（TAPPA）、四（4-氨基苯）甲烷聚脒（FABPA），采用諸多方法對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并考察了它們對(duì)CO2的吸附性能。
　?。?）首先，經(jīng)過四步有機(jī)合成反應(yīng)合成四（4-氨基苯）甲烷，利用紅外（IR）和核磁（13C NMR）對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；
　　（2）其次，用對(duì)苯二胺、三聚氰胺、2,4,6-三氨基

3、嘧啶、四（4-氨基苯）甲烷作為單體分別和原甲酸三乙酯（TEOF）在一定的反應(yīng)條件下合成聚脒材料。用IR、13C NMR、X-射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）及 N2吸附脫附（N2 adsorption-desorption）對(duì)所制聚脒材料進(jìn)行了表征，并采用智能型重量分析儀（Intelligent Gravimetric Analyser，IGA）測(cè)試了這些材料對(duì)CO2的吸附性能。
　　2.選擇 MAPA材料作為催

4、化劑，催化轉(zhuǎn)化 CO2與2-氨基苯甲腈合成喹唑啉-2,4(1H,3H)二酮這一反應(yīng)，以完成CO2增值轉(zhuǎn)化。本論文分別研究了催化劑量、助催化劑（Na2CO3）量、反應(yīng)時(shí)間、壓力和溫度等對(duì)該催化反應(yīng)的影響，結(jié)果表明，喹唑啉-2,4(1H,3H)二酮收率最高可達(dá)96％。
　　3.研究了反應(yīng)溫度對(duì)三聚氰胺在有機(jī)溶劑二甲基亞砜（DMSO）中進(jìn)行催化CO2與2-氨基苯甲腈合成喹唑啉-2,4(1H,3H)二酮這一反應(yīng)體系的影響。在此基礎(chǔ)上，為了

5、避免DMSO在工業(yè)化中產(chǎn)生的危害，實(shí)現(xiàn)在綠色反應(yīng)溶劑中進(jìn)行CO2的高效增值轉(zhuǎn)化，本論文進(jìn)一步選用水作反應(yīng)溶劑，三聚氰胺作為催化劑進(jìn)行合成喹唑啉-2,4(1H,3H)二酮的反應(yīng)研究。三聚氰胺在水中的溶解度有溫敏效應(yīng)，升高溫度后可完全溶解在水中,降溫后三聚氰胺析出，所以三聚氰胺作為催化劑可采用降溫快速重結(jié)晶的簡(jiǎn)易方法回收利用。本論文研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間和壓力對(duì)反應(yīng)的影響以及三聚氰胺的熱穩(wěn)定性和可循環(huán)利用性能，并通過模擬計(jì)算推測(cè)出合理的反應(yīng)機(jī)