基于间苯二酚芳烃碳负离子对的无卤有机催化剂在二氧化碳固定中的应用研究

本文推荐一种创新型无卤间苯二酚芳烃-1,3-二酮碳负离子对催化剂（CR-Me/TBD），该催化剂通过双活化机制（CO2的碳负离子活化与环氧化物的氢键活化），在温和条件（120°C, 0.1 MPa）下实现高效CO2环加成反应（CCE）。其优势包括：终端环氧化物转化率83–99%、优异热稳定性（>230°C）和可循环性（5次无活性损失），为替代传统含卤催化剂提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

我们开发了一种新型间苯二酚芳烃碳负离子对催化剂（CR-Me/TBD），能在温和条件下（120°C，常压CO₂）高效催化CO₂与环氧化物的环加成反应。通过¹³C NMR和FT-IR证实了CO₂的活化，¹H NMR滴定实验则揭示了催化剂与环氧化物间的氢键相互作用。

材料与方法

环氧底物购自Energy Chemical，高纯CO₂（99.999%）来自南京上源公司。催化剂合成涉及间苯二酚衍生物与1,3-二酮的缩合反应，经有机碱（如DBU、MTBD）处理形成碳负离子对。

催化剂设计与性能评估

1,3-二酮结构经去质子化产生的碳负离子可高效捕获CO₂（质谱验证）。在间苯二酚芳烃骨架中，甲基桥联迫使1,3-二酮以烯醇式存在，显著提升催化活性。最优组合CR-Me/TBD对苯乙烯氧化物的转化率达93%，且适用于12种终端环氧化物（>91%转化率）和空间位阻的内环氧化物。

结论

该无卤催化体系兼具环境友好性与工业可行性，突破了传统含卤催化剂的腐蚀性、残留污染等问题，为CO₂资源化提供了新策略。