بررسي نقش كاتاليزوري تركيبات استيل استونات فلزي در واكنش دي اكسيد كربن و استايرن اكسيد براي توليد استايرن كربنات

Study of metal acetylacetonates as catalyst in the reaction of CO2 and styrene oxide to produce styrene carbonate

استفاده از دي اكسيد كربن كه گاز گلخانه‌اي شناخته مي شود در سنتز هاي شيميايي به عنوان ماده‌ي اوليه كربني غير سمي و ارزان براي توليد تركيبات مفيد در سالهاي اخير بسيار مورد توجه بوده است. پايداري ترموديناميكي بالاي اين مولكول باعث ايجاد محدوديت در استفاده از آن در واكنش هاي شيميايي مي شود. يك استراتژي براي واكنش پذير كردن مولكول پايدار دي اكسيد كربن واكنش آن با مولكولهاي واكنش پذير اپوكسيد است كه منجر به توليد كربنات حلقوي و پلي كربنات مي‌گردد. در حال حاضر كاتاليزورهاي مورد استفاده در اين واكنش ها گران قيمت هستند و يا روش هاي سنتز چندين مرحله اي دارند. استفاده از كاتاليزورهاي ارزان و دردسترس باعث توسعه ي كاربرد دي اكسيد كربن به عنوان ماده اوليه در سنتزهاي شيميايي خواهد شد . در اين پژوهش كمپلكس‌هاي استيل استونات فلزي Fe(III)(acac-F3) ، Fe(III)(acac)3 ، Ni(II)(acac)2 ، Ni(II)(acac-F6)2، Co(II)(acac)2 ،Co(II)(acac-F6)2 به عنوان كاتاليزور در واكنش دي اكسيد كربن و استايرن اكسيد در حضور باز الي هالوژندار مورد استفاده قرار گرفته اند. اين كاتاليزورها به صورت تجاري در دسترس و ارزان قيمت هستند. تست هاي كاتاليزوري بازده 61 درصد توليد استايرن كربنات را در دماي Cº80 و فشار دي اكسيد كربن 1 اتمسفر در زمان 3 ساعت نشان داد. با افزايش فشار دي اكسيد كربن به 80 درجه بازده به 88 درصد افزايش يافت كه در مورد كاتاليزور‌هاي با استخلاف فلوئور اين تفاوت چشمگيرتر بوده و بازده تا 92 درصد افزايش نشان داد.

Employing carbon dioxide as a renewable C1 building block in chemical reactions is attracting attentions in recent years. Reacting CO2 with high energy reagents such as H2 and epoxides in the presence of suitable catalysts is a strategy to overcome the thermodynamic stability of CO2. Reaction of CO2 and epoxides produces polymeric carbonates and cyclic carbonates with several practical and potential applications such as reagents in polyurethane synthesis, biodegradable polymers, and as green solvents in various reactions. In this research, metal acetylacetonate complexes of Fe(III)(acac-F3), Fe(III)(acac)3 , Ni(II)(acac)2, Ni(II)(acac-F6)2, and Co(II)(acac)2, Co(II)(acac-F6)2 are investigated as easily available catalysts in the reaction of styrene oxide and CO2 in the presence of organic halides. The effect of CO2 pressure, catalyst and co-catalyst structure is investigated. A high yield as 61% was observed at 80 ºC and 1 bar of CO2 after 3h. Increasing the CO2 pressure up to 80 bar had a significant effect on the carbonate conversion as 88% yield was obtained. With fluorinated complexes increasing the yield was even more and up to 92% yield was observed.