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铁化合物的设计、合成、表征及其催化二氧化碳与环氧烷化合物偶联合成环状碳酸酯的研究

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目录

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摘要

第1章 前言

1.1 概述

1.2 环状碳酸酯的应用研究

1.3 CO2与环氧烷反应的催化剂体系

1.3.1 非均相催化剂体系

1.3.2 均相催化剂体系

1.3.3 多相催化剂体系

1.4 Fe催化剂研究进展

1.4.1 Fe催化剂的研究现状

1.4.2 Fe催化剂的研究展望

第2章 实验部分

2.1 实验涉及的主要仪器、设备

2.2 实验所需的原料及试剂

2.3 常用溶剂的纯化及干燥

2.4 实验方法

2.5 气相色谱的操作

第3章 Fe(Ⅲ)配合物的合成、表征及对CO2与环氧烷生成环状碳酸酯的催化研究

3.1 引言

3.2 实验步骤

3.2.1 化合物[FeCl3L1](L1=6-(双2-甲基吡啶)氨基己酸乙酯)的合成

3.2.2 化合物[FeCl3Ll’](LI’=6-(双2-甲基吡啶)氨基己酸)的合成

3.2.3 化合物[FeCl3L2](L2=6-(2-苯酚基)(2-甲基吡啶)氨基己酸乙酯)的合成

3.2.4 化合物[FeCl3L2’](L2’=6-(2-苯酚基)(2-甲基吡啶)氨基己酸)的合成

3.2.5 催化CO2与环氧烷制环状碳酸酯的反应

3.3 结果与讨论

3.3.1 化合物[FeCl3L1]的合成及表征分析

3.3.2 化合物[FeCl3L1’]的合成及表征分析

3.3.3 化合物[FeCl3L2]的合成与表征分析

3.3.4 化合物[FeCl3L2’]的合成及表征分析

3.3.5 催化CO2与环氧烷反应生成环状碳酸酯

3.4 实验小结

第4章 氮杂环卡宾铁(Ⅱ)化合物的合成及其催化CO2生成环状碳酸酯的研究

4.1 前言

4.2 实验步骤

4.2.1 卡宾配合物[FeClxCH3ImCH2PyCH2ImCH3]的合成

4.2.2 卡宾配合物[FeClxMesitylImCH2PyCH2ImMesityl]的合成

4.2.3 催化CO2与环氧烷制环状碳酸酯的反应

4.3 结果与讨论

4.3.1 卡宾配合物[FeClxCH3ImCH2PyCH2ImCH3]的合成

4.3.2 卡宾配合物[FeClxMesitylImCH2PyCH2ImMesityl]的合成

4.3.3 高压催化CO2与环氧烷的反应

4.3.4 常压催化CO2与环氧烷的反应

4.4 实验小结

致谢

参考文献

附录 相关化合物的核磁谱图

攻读学位期间的研究成果

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摘要

在本学位论文中,我们报道了含氮有机配体及其铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)配合物的合成与表征、有关配合物催化二氧化碳与环氧化合物的偶联反应合成环状碳酸酯的研究,主要内容有如下两个部分组成。
   1、设计、合成了4个含N、O杂原子的多齿配体:6-(双2-甲基吡啶)氨基己酸乙酯(L1)、6-(双2-甲基吡啶)氨基己酸(L1')、6-(2-苯酚基)(2-甲基吡啶)氨基己酸乙酯(L2)和6-(2-苯酚基)(2-甲基吡啶)氨基己酸(L2')。研究了这些配体与Fe(Ⅲ)的配位反应。对这些配体和配合物进行了全面的表征,其中配合物[FeCl3L1]和[FeCl3L1']的晶体结构得到全面解析。我们研究了这两个化合物催化CO2与环氧化合物生成环状碳酸酯的反应。以氯代环氧丙烷为底物,在100℃的条件下,分别研究了在高压(1MPa)和常压条件下两种催化剂的催化活性。结果表明在不加任何助催化剂情况下,在高压条件下反应4小时的转化率超过90%、常压条件下连续反应72小时转化率超过95%。另外也研究了这两个催化剂在常压条件下对另外4个环氧烷底物的催化活性。结果表明两个催化剂的活性都比较高,且[FeCl3L1']比[FeCl3L1]有更高的催化活性,最好的转化率达到98%以上。
   2、设计、合成和表征了2个含氮杂环卡宾(NHC)溴盐配体2,6-二(1-甲基咪唑)甲基吡啶溴盐(BrCH3ImCH2PyImCH2CH3Br)和2,6-二[1-(3,5-二甲基苯基)甲基咪唑]甲基吡啶溴盐(BrMesitylImCH2PyCH2ImMesitylBr),研究了有关配体与Fe(Ⅱ)的配位反应,尝试探索了其中一个Fe(Ⅱ)配合物,[FeClxCH3ImCH2PyCH2ImCH3],催化CO2与氯代环氧丙烷分别在高压(1MPa)和常压条件下制备环状碳酸酯的催化反应。

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