目录第一章绪论.............................................................................................41.1引言...............................................................................................41.2方酰胺简介...................................................................................51.3方酰胺/TEAB催化体系...............................................................51.4本论文的研究内容.......................................................................6第二章方酰胺/TEAB协同催化CO2固定反应的机理.........................72.1计算方法.......................................................................................72.2结果与讨论...................................................................................72.2.1无催化剂的反应..................................................................82.2.2使用催化剂的反应..............................................................92.2.2.1以(R)-环氧丙烷为起始反应物........................................92.2.2.2以(S)-环氧丙烷为起始反应物.......................................112.3非共价相互作用（NCI）分析..................................................12结论.........................................................................................................12参考文献.................................................................................................13致谢.........................................................................................................15中文摘要二氧化碳（CO2）是最重要的温室气体之一，造成全球变暖和严重的环境问题。同时，CO2是潜在的可再生C1资源，便宜、量大、没有毒性且不容易燃烧。因此，CO2的固定受到更多的关注，将CO2转化为有用的反应中间体已成为学术界和工业界科学家的重要目标。其中，由二氧化碳与环氧化物合成五元环状有机碳酸酯（COC）的研究，引起了人们的广泛兴趣。与传统的用二醇和有毒光气合成环状碳酸酯的方法相比，这种百分百原子经济的反应在工业应用中极具吸引力，而反应所得的碳酸酯也具有广泛的实际应用。近年，实验工作者发现在方酰胺中加入四乙基溴化铵（TEAB），将使其催化CO2固定的活性显著提高，并且形成的二元催化体系可重复使用。本论文研究了方酰胺/TEAB二元催化剂催化CO2固定成酯反应的机理。主要研究内容如下：基于二元催化体系方酰胺/TEAB对环氧丙烷（PO）和CO2的环加成反应的高催化活性，运用密度泛函理论（DFT）对该催化反应的机理进行了研究，期待在分子水平上对详细机理进行理论解释。研究发现，整个过程涉及三个基本反应：环氧丙烷开环，CO2的插入和分子内环化。通过比较各步反应的活化能垒得出，第一步的开环是反应的速率决定步骤；当溶剂为均三甲苯时，该催化反应的能垒为28.4kcalmol-1，远低于非催化反应68.8kcalmol-1的能垒。NCI非共价键相互作用分析发现，方酰胺的催化活性来源于多重氢键对含氧阴离子中间体的稳定作用，从而大大降低了反应需要跨越的能垒。除此之外，考虑均三甲苯溶剂作用的同时，我们还研究了环氧丙烷中手性碳的立体构型对催化反应的影响。关键词：二氧化碳，方酰胺，TEAB，二元催化剂，理论研究ABSTRACTThegreenhouseeffectisgettingworse,andfossilfuelsareabouttobeconsumed.Carbondioxide(CO2)isoneofthemostimportantgreenhousegases,causingglobalwarmingandseriousenvironmentalproblems.Ontheotherhand,CO2servesasapotentialrenewableC1resourcewhichisinexpensive,abundant,non-flammableandnon-toxic.Therefore,thefixationandapplicationofCO2haveattractedmuchattention.ConvertingCO2intousefulorganiccompoundshasbecomeanimportanttargetinacademicandindustrialresearchfields.Oneofthemostpromisingapproachesinthisregardisthesynthesisoffiv...
