基于增强阴离子碱性的新型离子液体合成及催化CO2温和转化研究

Basic ionic liquids (ILs) as both catalyst and solvent for the conversion of CO2 into value-added chemicals through the construct of C-C bond under mild conditions is highly significant in view of energy-related and environmental issues, but reports are still scare. In this project, by adjusting the structures of the cations according to the conjugation effect, electronic effect and hydrogen bonding between the cations and anions, a series of novel ILs with stronger basic anions will be prepared, whose cations are imidazoliums with function groups and anions include acetate, phenate and imidazolide. The influence rule between the structures of cations and the basicity of anions will be also studied. These novel basic ILs will be used as both catalyst and solvent to promote the reaction of CO2 with a broad range of substituted 1-propenyl ketones and o-toluidine derivatives to form the corresponding α-pyrone compounds and analogous oxindoles under mild conditions, respectively. The reaction mechanisms about the activation of CO2 and the formation of new C-C bond will be proposed, too. Therefore, the results above will provide new thinking on ILs catalytic CO2 mild conversion and new idea for the synthesis of novel basic task-specific ILs.

以碱性离子液体（ILs）作为催化剂和溶剂，实现温和条件下二氧化碳（CO2）参与构筑C-C键合成高附加值的化学品，至今鲜见报道，这一研究对促进一碳利用和环境保护都具有重要意义。本项目拟从离子液体中阳离子的共轭效应、给电子效应及其与阴离子间的氢键作用出发，设计调变ILs中阳离子结构，合成一系列碱性不同程度增强的新型ILs（其中阳离子为具有不同功能取代基的咪唑阳离子，阴离子包括醋酸根、苯酚阴离子和咪唑阴离子），并揭示离子液体中阳离子结构对阴离子碱性的影响规律。以这些新型碱性ILs作为催化剂和溶剂，研究CO2与丙烯基酮类化合物合成α-吡喃酮的反应、CO2与邻甲苯胺类化合物合成氧化吲哚类衍生物的反应，探究ILs中阴离子的种类和碱性对反应的影响规律，明确反应机理，实现温和条件下高效反应，在碱性ILs催化CO2转化方面取得一些新的认识，也为碱性功能性ILs的设计合成提供新的思路。

以碱性离子液体作为催化剂和溶剂，实现温和条件下二氧化碳化学转化为具有高附加值的化学品，对促进一碳利用和环境保护都具有重要意义。本项目合成了系列具有不同物理化学性质，不同碱性的离子液体（阳离子包括具有不同胺基取代基的咪唑阳离子，DBU基阳离子，阴离子包括疏水阴离子，含不同取代基的羧酸阴离子等）；以这些新型碱性离子液体作为催化剂，实现了温和条件下CO2分别与氨基苯甲腈类化合物、与炔醇、与环氧化合物及邻卤代醇的反应，获得了高产率、高附加值的化学品；探究离子液体中阴离子的种类和碱性对反应的影响规律，利用实验和密度泛函理论计算明确了反应机理。本项目在碱性离子液体催化CO2转化方面取得了一些新的认识，也为碱性功能性离子液体的设计合成提供了新的思路。