哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫建敏教授課題組在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表綜述文章“CO2催化轉(zhuǎn)化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物研究進(jìn)展”。
有效利用可再生碳資源、保護(hù)環(huán)境、發(fā)展綠色化學(xué)已成為大勢(shì)所趨。CO2是一種主要的溫室氣體，也是來(lái)源豐富、價(jià)廉易得的可再生碳資源、將CO2“變廢為寶，高值化利用”，不僅可以實(shí)現(xiàn)CO2的有效固定，還可以獲得高附加值的材料、精細(xì)化學(xué)品和大宗化工產(chǎn)品，以部分替代化石資源，滿足可持續(xù)發(fā)展需求。 然而，由于CO2自身具有熱力學(xué)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)惰性，實(shí)現(xiàn)對(duì)CO2的高選擇性、高效率轉(zhuǎn)化是重大難題。其中，CO2與鄰氨基苯腈經(jīng)羧環(huán)化反應(yīng)合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物是有效資源化利用CO2具有工業(yè)化前景的途徑之一。一方面，該反應(yīng)路線符合原子經(jīng)濟(jì)性，相比于傳統(tǒng)合成工藝，以CO2為原料具有綠色與價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)；另一方面，喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物具有廣泛的生理學(xué)和藥理學(xué)活性，是合成布那唑嗪(bunazosin)、多沙唑嗪(doxazosin)、哌唑嗪(prazosin)及折那司他(zenarestat)等藥物的重要中間體。 CO2與鄰氨基苯腈羧環(huán)化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮 近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫建敏教授課題組針對(duì)CO2與鄰氨基苯腈羧環(huán)化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮反應(yīng)，將國(guó)內(nèi)外所報(bào)道的各類催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)與對(duì)比分析。綜述內(nèi)容主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)： 無(wú)催化劑條件下合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮； 均相無(wú)機(jī)堿金屬催化劑； 均相有機(jī)堿催化劑； 均相離子液體催化劑； 非均相無(wú)機(jī)二元金屬氧化物； 非均相無(wú)機(jī)-有機(jī)固載型催化劑。 作者詳細(xì)對(duì)比了不同催化劑結(jié)構(gòu)、酸堿性、溶劑種類及相行為等因素對(duì)催化性能的影響，并結(jié)合所報(bào)道的理論計(jì)算結(jié)果，深入總結(jié)了反應(yīng)物CO2與鄰氨基苯腈在不同催化體系中的活化行為及反應(yīng)路徑。 通過(guò)對(duì)不同類型催化劑進(jìn)行對(duì)比，作者指出離子液體作為綠色溶劑與溫和催化劑，應(yīng)用于轉(zhuǎn)化CO2合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物反應(yīng)中，在催化活性、催化劑與產(chǎn)物的分離及普適性等方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，是具有發(fā)展?jié)摿Φ拇呋瘎?/span> 結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，作者指出離子液體催化轉(zhuǎn)化CO2合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物目前仍存在的不足： 目前催化性能優(yōu)異的離子液體大多是基于有機(jī)超強(qiáng)堿的質(zhì)子型離子液體，其高活性仍然依賴于催化劑的超強(qiáng)堿性，從工業(yè)化的角度考慮，必然會(huì)大大提高對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求； 基于離子液體的高成本，其在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性及循環(huán)使用性尚無(wú)保證。 針對(duì)以上存在的不足，文章還指出了該領(lǐng)域今后的發(fā)展方向，即：加強(qiáng)對(duì)離子液體陰、陽(yáng)離子協(xié)同催化反應(yīng)機(jī)理的研究；從反應(yīng)物活化的角度定向設(shè)計(jì)陰、陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)；發(fā)展對(duì)反應(yīng)物同時(shí)具有優(yōu)異活化能力、低堿度、高穩(wěn)定性的新型離子液體，以實(shí)現(xiàn)溫和、無(wú)溶劑條件下CO2的高效率、高選擇性轉(zhuǎn)化及催化劑的簡(jiǎn)易分離回用。 劉猛帥, 平冉, 孫建敏. CO2催化轉(zhuǎn)化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物研究進(jìn)展. 科學(xué)通報(bào), 2020, doi: 10.1360/TB-2020-0349
