新型单核腙基铝配合物催化无溶剂CO2环加成反应研究

为应对CO2排放引发的环境问题，研究人员设计了一种新型单核铝配合物催化剂AlHL′(H2O)32Cl，通过FT-IR、1H NMR等技术表征其结构，并在无溶剂条件下实现80%环氧氯丙烷转化率，催化活性可循环3次以上，为CO2资源化提供新策略。

　　

全球变暖背景下，二氧化碳（CO₂）作为主要温室气体，其转化利用成为研究热点。传统工业中，CO₂的高化学惰性使其难以直接转化为高附加值产品，而环状碳酸酯（cyclic carbonates）因其在电池电解液、聚合物合成等领域的重要应用，成为CO₂固定化的重要靶点。然而，现有催化体系常需高压、高温或有机溶剂，制约了绿色化发展。

针对这一挑战，伊朗大不里士大学（University of Tabriz）的研究团队开发了一种基于腙基配体（hydrazone-based ligand）的新型单核铝配合物催化剂。该研究通过将4-吡啶甲酰肼与磺化水杨醛缩合，构建具有烯醇-酚氧三齿配位结构的钠盐配体，再与铝离子配位形成AlHL′(H₂O)₃₂Cl配合物。单晶X射线衍射显示其呈扭曲八面体构型，PXRD证实材料在120°C内保持稳定。

研究采用四大关键技术：1）通过FT-IR和¹H NMR验证配体与配合物结构；2）X射线单晶衍射解析分子空间构型；3）热重分析评估材料稳定性；4）在1 bar CO₂、60°C温和条件下测试催化性能，以四丁基溴化铵（TBAB）为助催化剂。

合成与表征

配体通过1653 cm^-1（C=O）和1614 cm^-1（C=N）特征红外峰确认，¹H NMR中8.67 ppm亚胺氢信号证实缩合成功。配合物晶体属三斜晶系P1空间群，配位水分子通过氢键形成三维网络。

催化性能

在无溶剂体系中，该催化剂实现80%环氧氯丙烷转化率，TOF（周转频率）优于部分文献报道的salen-Al体系。循环实验表明，催化剂经三次使用后活性未衰减，凸显其工业应用潜力。

结论与意义

该工作首次将腙基铝配合物用于常压CO₂环加成，其温和反应条件（1 bar/60°C）显著降低能耗。通过调控配体电子效应（如吡啶环的吸电子性）和铝中心路易斯酸性，为设计高效CO₂固定催化剂提供新思路。论文发表于《Innovative Food Science》，为绿色化学领域贡献了具有产业化前景的解决方案。