[發明專利]一種活化和轉化二氧化碳的方法

有效

• 申請號: 201710534693.6
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107417510B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 虞雯
• 申請（專利權）人: 虞雯
• 主分類號: C07C51/15
• 分類號: C07C51/15;C07C59/84;B01J31/22
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及一種活化和轉化二氧化碳的方法，包括以下步驟：仲胺類物質與鋱鹽反應得到鋱配合物；向鋱配合物中通入二氧化碳，得到氨基甲酸酯鋱鹽；以氨基甲酸酯鋱鹽為催化劑，在光照條件下以酮類物質為原料反應得到羧酸類物質。本發明利用具有熒光效應的鋱配合物來作為固定和活化二氧化碳的催化劑。鋱金屬類似于葉綠素中的主族鎂金屬，具有比較好的親氧極性，也能和氨基甲酸酯形成配合物。另這種具氧化還原性質的光催化劑還能很好的模擬自然界中的光合作用，在接下來的光催化過程中，得到能量，發生羧化反應，得到工業有用的C－C鍵產物，高效利用二氧化碳這種C資源。

技術領域

本發明涉及一種光誘導通過稀土金屬配合物活化和轉化二氧化碳的方法。

背景技術

二氧化碳是溫室效應的主要來源，卻也是自然界中儲量最豐富的C資源。作為一種特殊的可再生資源，對其資源化利用具有十分重要的意義。二氧化碳是種熱力學和動力學惰性的物質，要盡可能地使它發生反應就需要一定的催化劑。自然界存在的光合作用就是很典型的將二氧化碳進行碳碳鏈接的羧化反應。空氣中的二氧化碳，通過葉綠體和光照催化，能夠和水生成葡萄糖，從而放出氧氣。

在自然界的羧化反應通常是通過酶催化的，二氧化碳在有機體內通過Mg²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Fe²⁺等金屬離子的配合物催化，比如自然界最常見的酶、光合作用中以鎂離子為中心的二磷酸核酮糖。

二氧化碳具有弱親電性，比較容易和路易斯堿性的金屬中心發生配位。配位的方式有如下三種，碳原子和金屬形成σ鍵，金屬同碳氧雙鍵通過π鍵配位金屬通過氧原子和二氧化碳形成σ鍵的配位雖然有但是存在比較少。

CO₂與金屬中心的配位形式

在很多化學文獻綜述中描述了二氧化碳通過過渡金屬配合物的催化而被固定下來，能夠進一步被利用。另外，利用氨基甲酸酯構成無磷環境，從而固定二氧化碳的合成方法也被研究出來。氨基甲酸酯是一種有機物，在化學、藥物(如鎮定劑)以及農業化工方面有廣泛的應用。在以鎂為中心的仲胺配合物中，通入二氧化碳，因為碳元素較氮元素更容易和鎂形成配合物，于是二氧化碳插入Mg－N鍵，形成了L_nM-OC(O)-NRR‘，達成了二氧化碳的固定。

受光合作用的啟發，由光誘導的二氧化碳的固定和活化也引起學界的興趣。這類具氧化還原性質的光催化劑，主要由包含一個光吸收部分和兩個催化中心，一個是含供電電子對的氧化中心，另一個是接收電子對的還原中心。通常光敏感的部分可以作為還原中心。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種高效利用二氧化碳帶來C資源，活化和轉化二氧化碳的方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種活化和轉化二氧化碳的方法，包括以下步驟：

(1)仲胺類物質與鋱鹽反應得到鋱配合物；

(2)向步驟(1)得到的鋱配合物中通入二氧化碳，得到氨基甲酸酯鋱鹽；

(3)以步驟(2)得到的氨基甲酸酯鋱鹽為催化劑，在光照條件下以酮類物質為原料反應得到羧酸類物質。

在本技術方案中，本發明中所介紹的是具有熒光效應的鋱配合物來作為固定和活化二氧化碳的催化劑。鋱金屬類似于葉綠素中的主族鎂金屬，具有比較好的親氧極性，也能和氨基甲酸酯形成配合物。另外鋱的配合物通常都具有綠色的熒光效應，用它來作為固定二氧化碳，到當二氧化碳插入Te－N鍵時能夠從顏色變化上直觀觀察到這一過程。另外，這種具氧化還原性質的光催化劑還能很好的模擬自然界中的光合作用，在接下來的光催化過程中，得到能量，發生羧化反應，得到工業有用的C－C鍵產物，高效利用二氧化碳這種C資源。