近年來(lái)，人為排放的二氧化碳(CO₂)使大氣中的CO₂濃度不斷增加。因此，減少CO₂排放量對(duì)于緩解氣候變化至關(guān)重要。為此，CO₂捕集與儲(chǔ)存(CCS)被認(rèn)為是一種**的CO₂減排方法。然而，CCS存在吸收能力差、能量投入大的問(wèn)題。同時(shí)，CO₂被認(rèn)為是一種豐富的、廉價(jià)的、可再生的、無(wú)毒的碳源，是危險(xiǎn)的一氧化碳和光氣的極佳替代物。所以許多研究致力于發(fā)展**的利用CO₂的方法和技術(shù)。在這方面，二氧化碳捕獲和利用(CCU)是一個(gè)受到關(guān)注的研究方向。與CCS相比，CCU策略可以避免CO₂解吸步驟的能量輸入，并且對(duì)于將捕集的CO₂轉(zhuǎn)化為有用的、有價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)具有重要意義。

喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮類(lèi)及其衍生物具有多種生物和藥理活性，可作為合成布那唑嗪、多沙唑嗪、哌唑嗪、澤那司他的關(guān)鍵中間體。然而傳統(tǒng)的合成路線，會(huì)使用如一氧化碳、光氣、氰酸鉀等有毒原料。所以從可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的角度出發(fā)，將CO₂化學(xué)固定在2-氨基苯腈類(lèi)化合物上，實(shí)現(xiàn)喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮的合成具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。在過(guò)去的十年中，許多促進(jìn)這種轉(zhuǎn)化的催化系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，但上述的大多數(shù)催化體系仍然存在一些缺陷，例如通常需要大量的能量投入(如高反應(yīng)溫度、高CO₂壓力)和揮發(fā)性有機(jī)溶劑才能將CO₂轉(zhuǎn)化為喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮類(lèi)化合物。因此，開(kāi)發(fā)綠色、高活性和多功能介質(zhì)以**捕獲CO₂并隨后在溫和條件下轉(zhuǎn)化為喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮就顯得至關(guān)重要。

基于上述情景，青島科技大學(xué)的劉猛帥等人將三唑離子液體作為催化劑，使用CO₂與2-氨基芐腈合成了喹唑啉的衍生物。

圖1. 三唑催化劑與合成路線圖

（圖片來(lái)源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

圖2. 催化劑的篩選

（圖片來(lái)源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

研究人員對(duì)不同的催化劑進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)Triz和有機(jī)堿（例如TMG，DBU，DBN和[P₄₄₄₄]OH）單獨(dú)使用時(shí)，催化活性較低，而具有不同陽(yáng)離子的基于三唑鎓的離子液體在相同的條件下表現(xiàn)出更高的催化活性。對(duì)于[HTMG] [Triz]，在50 °C時(shí)可提供95％的產(chǎn)物收率。[HTMG][Triz]與報(bào)道的[Ch][Im]和[HTMG][Im]催化劑相比，需要更短的反應(yīng)時(shí)間和更低的反應(yīng)溫度。

圖3.反應(yīng)條件對(duì)催化的影響

（圖片來(lái)源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

隨后研究人員以[HTMG][Triz]為催化劑，測(cè)試了反應(yīng)條件對(duì)喹唑啉-2,4（1H，3H）-二酮產(chǎn)量的影響。產(chǎn)品收率在很大程度上取決于40–50 °C范圍內(nèi)的反應(yīng)溫度，當(dāng)溫度升至50 °C時(shí)，產(chǎn)率提高至96％，同時(shí)CO₂壓力與催化劑的量的變化對(duì)產(chǎn)率提升不大。對(duì)合成喹唑啉-2,4（1H，3H）-二酮的動(dòng)力學(xué)圖研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品收率從最初的57％（2小時(shí)）增加到94％（6小時(shí)），當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至7小時(shí)時(shí)，可獲得98％的產(chǎn)品收率。

圖4. 催化劑的循環(huán)測(cè)試

（圖片來(lái)源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

圖5. 與其它催化劑的對(duì)比

（圖片來(lái)源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

研究人員對(duì)[HTMG][Triz]循環(huán)性能進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該催化劑使用五次活性也不會(huì)顯著降低。[HTMG][Triz]的FTIR和¹H NMR波譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)觀察到再循環(huán)的[HTMG][Triz]的特征峰與新鮮催化劑幾乎相同，表明[HTMG][Triz]催化劑具有**的穩(wěn)定性和可回收性。并且與其它催化劑相比，該催化劑具有反應(yīng)條件較為溫和，產(chǎn)率較高的優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，研究人員將三唑離子液體用于催化CO₂與2-氨基芐腈及其衍生物合成喹唑啉衍生物，并且具有較高催化活性的同時(shí)還具有可重復(fù)使用的能力，有望將來(lái)應(yīng)用于工業(yè)上催化合成喹唑啉衍生物。

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssuschemeng.9b07242

原文作者：

Fusheng Liu, Ran Ping, Yongqiang Gu, Penghui Zhao, Bin Liu, Jun Gao and Mengshuai Liu

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