Zr-MOF无溶剂条件下串联催化合成羟基氨基甲酸酯：CO2固定与绿色化学新策略

研究人员针对CO2高值化利用和异氰酸酯毒性问题，设计了一种新型Zr-TPA-MOF催化剂，通过微波辅助合成实现45分钟快速制备，并在无溶剂条件下高效催化环氧化物与CO2串联胺解反应合成羟基氨基甲酸酯，为绿色聚合物单体生产提供新途径。

　　

随着全球工业化进程加速，大气中CO₂浓度持续攀升引发严峻环境危机。传统异氰酸酯法生产聚氨酯关键单体——羟基氨基甲酸酯需使用剧毒光气衍生物，且存在催化剂分离困难、反应条件苛刻等问题。如何实现CO₂绿色转化与安全化学品生产双重目标，成为当前催化化学领域重大挑战。

印度科学协会和CSIR的研究团队创新性地开发了基于三苯胺羧酸配体的锆基金属有机框架（Zr-TPA-MOF）。该材料通过微波辅助法在120°C下45分钟快速合成，具有312 m²g^-1比表面积和优异CO₂吸附能力（273K时1.4 mmol/g）。研究者利用Zr⁴⁺路易斯酸位点与配体氮原子的协同作用，首次实现无溶剂条件下CO₂-环氧化物-胺类三组分串联反应，高效制备羟基氨基甲酸酯衍生物。相关成果发表于《Applied Catalysis A: General》。

关键技术包括：1）微波辅助快速合成Zr-TPA-MOF；2）同步辐射X射线衍射解析晶体结构；3）变温CO₂吸附测试评估热力学参数；4）串联反应动力学研究。

【Results and Discussion】部分揭示：

1. 结构表征证实[Zr₆(μ₃-O)₄(μ₃-OH)₄]次级构筑单元与三苯胺羧酸形成三维孔道结构，非平面配体构型产生独特限域效应。
2. CO₂吸附等温线显示材料具备温度依赖的可逆吸附特性，298K下仍保持1.0 mmol/g吸附量。
3. 催化测试表明该MOF可高效转化多种环氧化物（转化率>90%），通过"环碳酸酯中间体-胺解"双功能机制实现羟基氨基甲酸酯的一锅法合成。

【Conclusion】强调：该工作不仅开发出首例TPA羧酸配体Zr-MOF，更开创了CO₂固定与绿色化学品生产的协同解决方案。相比传统方法，新工艺避免使用有毒原料、简化分离流程、降低能耗，为可持续发展提供新范式。研究者特别指出，配体氮原子与Zr⁴⁺的电子协同效应是突破CO₂热力学稳定性的关键，这种设计策略可拓展至其他惰性小分子活化领域。

（注：全文数据均来自原文实验部分，未添加外部引用；专业术语如次级构筑单元SBU、金属有机框架MOF等均按原文格式标注；作者单位按要求处理为中文名称）