二氧化碳化学转化与利用是当前绿色化学的前沿与热点之一。本书以二氧化碳资源化利用的前沿科学研究为主线，从二氧化碳分子活化—反应机理—催化剂设计—二氧化碳的功能化转化方法学到工业应用，系统地介绍基于二氧化碳分子活化原理的化学转化领域的研究成果和进展，力图涵盖二氧化碳化学研究所涉及的理论知识和实验技术。重点介绍采用环境友好催化技术，以二氧化碳为合成子构筑C—C、C—O以及C—N键，制备具有重要应用价值的各类化工产品、可生物降解的高分子材料以及能源产品。本书不仅反映21世纪以来该领域的最新成就和科学前沿，而且以作者15年的研究积累为基础，着重介绍对二氧化碳化学转化利用的理解和研究体会。本书力图从不同层面反映当今二氧化碳领域的发展前沿，为二氧化碳化学描绘出一幅完整的图像，准确把握二氧化碳化学研究领域的关键科学问题以及发展趋势。希望对这一领域的理论探索、技术创新、开发应用以及学生的学习有所启迪。 本书可供化学、化工、资源、环境等领域的专业研究人员及相关专业高等院校的师生研究与学习参考，也可作为绿色化学课程学习的参考书。
样章试读
目录
- 序一
序二
前言
第1章 绿色化学概述
1.1 绿色化学起源
1.2 原子经济性
1.3 绿色化学十二条原则
1.4 绿色化学内容
1.4.1 绿色原材料
1.4.2 绿色化学品
1.4.3 绿色催化技术
1.4.4 绿色反应介质
1.4.5 绿色合成工艺
1.5 美国总统绿色化学挑战奖
1.6 二氧化碳资源化利用中的绿色化学
参考文献
第2章 二氧化碳概述
2.1 二氧化碳的结构与性质
2.1.1 分子结构
2.1.2 来源及性质
2.2 二氧化碳分子的活化方法
2.2.1 金属参与的活化方式
2.2.2 Lewis酸碱对的协同活化
2.2.3 光电活化
2.2.4 生物酶催化
2.2.5 甲烷重整
2.3 二氧化碳活化与转化利用
2.3.1 还原途径
2.3.2 二氧化碳作为羰基化、羧基化试剂
2.3.3 生物固定
2.3.4 无机固定
2.3.5 超临界二氧化碳的应用
2.4 二氧化碳化学转化的驱动力与途径
2.5 二氧化碳减排与化学利用实践进程
2.5.1 温室效应与二氧化碳排放
2.5.2 二氧化碳的减排途径
2.5.3 二氧化碳的化学利用
2.6 高压化学反应的研究手段
2.6.1 可视窗高压反应器
2.6.2 高压红外光谱
2.6.3 高压核磁共振技术
2.7 二氧化碳资源化转化与绿色化学
2.7.1 绿色化学概述及其研究内容
2.7.2 绿色合成路线
2.7.3 绿色原料
2.7.4 绿色溶剂
2.7.5 绿色催化过程
2.7.6 绿色产品
参考文献
第3章 超临界二氧化碳介质中的化学反应
3.1 绿色反应介质与清洁工艺
3.1.1 超临界二氧化碳是一种性能独特的绿色反应介质
3.1.2 超临界二氧化碳在清洁生产工艺中的应用
3.1.3 小结及展望
3.2 超临界二氧化碳的溶解性研究
3.2.1 超临界二氧化碳的溶解能力
3.2.2 小结
3.3 超临界二氧化碳介质中的有机化学反应
3.3.1 超临界二氧化碳中的均相催化反应
3.3.2 超临界二氧化碳扩展溶剂体系的有机反应
3.3.3 超临界二氧化碳两相体系参与的有机反应
3.3.4 小结
3.4 超临界二氧化碳介质中的生物酶催化反应
3.4.1 超临界二氧化碳中酶的稳定性
3.4.2 超临界流体中酶催化的影响因素
3.4.3 超临界二氧化碳介质中酶催化反应
3.4.4 小结
3.5 超临界二氧化碳介质中的聚合反应:多氟/全氟高聚物的合成
3.5.1 侧链含氟聚合物
3.5.2 主链含氟聚合物
3.5.3 超临界二氧化碳参与两相体系中的聚合反应
3.6 超临界二氧化碳参与的两相体系与膨胀体系
3.6.1 超临界二氧化碳/水(scCO_2/H_2O)
3.6.2 超临界二氧化碳/离子液体(scCO_2/IL)
3.6.3 超临界二氧化碳/聚乙二醇(scCO_2/PEG)
3.6.4 小结
3.7 利用超临界二氧化碳调控反应选择性
3.7.1 利用超临界二氧化碳调控化学选择性
3.7.2 利用超临界二氧化碳调控区域选择性
3.7.3 利用超临界二氧化碳调控立体选择性
3.8 均相催化剂的回收与循环使用
3.8.1 超临界二氧化碳/离子液体两相体系
3.8.2 超临界二氧化碳/聚乙二醇两相体系
3.8.3 其他体系
3.9 二氧化碳诱导的开关型溶剂及其应用
3.9.1 超强碱和醇/水体系
3.9.2 超强碱和胺体系
3.9.3 胺体系
3.10 二氧化碳/水原位酸催化反应
3.10.1 重氮化反应
3.10.2 多元醇的脱水反应
3.10.3 香茅醛的环化反应
3.10.4 脱羧反应
3.10.5 溴化反应
3.10.6 氧化反应
3.11 二氧化碳作为保护试剂的应用
3.12 小结
参考文献
第4章 高密度二氧化碳中的氧化反应
4.1 概述
4.2 醇的催化氧化反应
4.2.1 均相体系中的醇氧化反应
4.2.2 多相体系中的醇氧化反应
4.3 酚的氧化反应
4.4 烯烃的氧化反应
4.4.1 均相金属催化剂
4.4.2 负载型金属催化剂
4.5 sp^3碳氢键的氧化反应
4.5.1 烷烃的氧化反应
4.5.2 甲苯的氧化反应
4.6 其他类型化合物的氧化反应
4.6.1 硫化物的氧化反应
4.6.2 吡啶的氧化反应
4.7 高密度二氧化碳介质中聚乙二醇自由基化学
4.7.1 聚乙二醇/二氧化碳两相体系及其相态
4.7.2 聚乙二醇/二氧化碳两相体系中的氧化反应
4.8 小结
参考文献
第5章 高密度二氧化碳介质中的催化氢化反应
5.1 简介
5.2 选择性催化氢化反应
5.2.1 C—C键的选择性催化氢化反应
5.2.2 C=C/C=O键的选择性催化氢化反应
5.2.3 C—N键的选择性催化氢化反应
5.3 不对称催化氢化反应
5.3.1 C=C键的不对称催化氢化反应
5.3.2 C=N键的不对称催化氢化反应
5.3.3 C=O键的不对称催化氢化反应
5.4 二氧化碳自身的催化氢化反应
5.4.1 二氧化碳催化还原至甲酸
5.4.2 二氧化碳还原至甲醇
5.4.3 二氧化碳被还原为甲烷
5.4.4 二氧化碳还原为二甲醚
5.5 催化剂
5.5.1 均相催化剂
5.5.2 非均相催化剂
5.6 工业应用实例
5.7 小结
参考文献
第6章 二氧化碳的络合活化及化学转化方法
6.1 引言
6.2 二氧化碳与金属的配位化学
6.2.1 二氧化碳的分子结构及其光谱性质
6.2.2 二氧化碳与金属中心的相互作用
6.3 稳定金属-CO_2络合物的合成与表征
6.3.1 常用的表征方法和手段
6.3.2 稳定“金属-CO_2络合物”的合成
6.3.3 稳定的“金属-CO_2络合物”类型及结构特征
6.4 金属-CO_2络合物的反应性
6.4.1 C—O键断裂和氧原子转移
6.4.2 与亲电试剂的反应
6.4.3 与亲核试剂的反应
6.5 金属-CO_2络合物作为反应中间体
6.5.1 二氧化碳与不饱和底物的氧化偶联反应
6.5.2 还原反应
6.5.3 催化过程
6.5.4 仿生反应
6.5.5 C—O键形成反应:环内酯的合成
6.5.6 C—N键形成反应
6.5.7 C—H键形成反应
6.6 双金属体系
6.6.1 Pd/Sn体系
6.6.2 Rh/B和Cu/B体系
6.6.3 Ni/Zn体系
6.7 氮杂环卡宾活化二氧化碳分子及其催化性能
6.7.1 氮杂环卡宾介绍
6.7.2 氮杂环卡宾催化的二氧化碳转化反应
6.8 路易斯酸碱对对CO_2的活化及其应用
6.8.1 路易斯酸碱对介绍
6.8.2 路易斯酸碱对催化的二氧化碳转化反应
6.9 小结
参考文献
第7章 以二氧化碳为羰基源的羧化反应
7.1 引言
7.2 二氧化碳与烯烃的羧化反应
7.2.1 乙烯及其衍生物的羧化反应
7.2.2 共轭二烯的羧化反应
7.2.3 联烯的羧化反应
7.3 炔烃的羧化反应
7.3.1 乙炔及其衍生物的羧化反应
7.3.2 联二炔的羧化反应
7.3.3 烯炔的羧化反应
7.4 活性碳氢键化合物的羧化反应
7.4.1 羰基邻位sp^3碳氢键的羧化反应
7.4.2 芳环sp2碳氢键的羧化反应
7.5 C—X键的羧化反应
7.5.1 C—Br/Cl键的羧化反应
7.5.2 C—B键的羧化反应
7.5.3 C—M(M=Sn,Pd,Zn)键的羧化反应
7.6 小结
参考文献
第8章 二氧化碳的光化学、电化学还原反应
8.1 简介
8.2 二氧化碳的光化学还原反应
8.2.1 金属络合物催化体系
8.2.2 大环金属络合物催化的二氧化碳还原反应
8.3 电化学还原反应
8.3.1 金属电极上的还原反应
8.3.2 金属络合物催化的还原反应
8.3.3 大环金属络合物催化的还原反应
8.3.4 金属辅酶催化的还原反应
8.4 以二氧化碳作为羰基源的电羧化反应
8.4.1 烯烃的电羧化反应
8.4.2 炔烃的电羧化反应
8.4.3 酮的电羧化反应
8.4.4 卤代物的电羧化反应
8.5 小结
参考文献
第9章 以二氧化碳为合成子的C—N键形成方法学
9.1 概述
9.2 唑啉酮的合成
9.2.1 二氧化碳与氮杂环丙烷反应
9.2.2 二氧化碳与邻氨基醇反应
9.2.3 二氧化碳与炔丙胺反应
9.2.4 碳酸酯作为二氧化碳替代物合成唑啉酮
9.3 脲/咪唑啉酮的合成
9.3.1 环状碳酸酯/唑啉酮与胺反应
9.3.2 碳酸二甲酯/碳酸二乙酯与胺反应
9.3.3 二氧化碳直接与胺反应生成脲
9.4 氨基甲酸酯的合成
9.4.1 胺、二氧化碳与卤代物反应
9.4.2 胺、二氧化碳与醇反应
9.4.3 胺、二氧化碳与炔反应
9.4.4 胺、二氧化碳与碳酸二甲酯反应
9.4.5 胺、二氧化碳与其他亲电试剂反应
9.5 异氰酸酯的合成
9.5.1 胺与二氧化碳脱水反应
9.5.2 氨基甲酸酯热分解
9.6 二氧化碳对胺基的原位保护
9.6.1 二氧化碳对原料的保护
9.6.2 二氧化碳对产物的保护
9.7 小结
参考文献
第10章 碳酸酯的合成与应用
10.1 引言
10.2 链状碳酸酯的合成
10.2.1 醇、卤代烷与二氧化碳反应
10.2.2 醇、光延试剂与二氧化碳反应
10.2.3 醇、碱金属或碱性化合物、磺酰卤化物与二氧化碳反应
10.2.4 碳酸二甲酯的制备工艺
10.2.5 碳酸二苯酯的合成
10.3 五元环状碳酸酯的合成
10.3.1 环氧化物与二氧化碳环加成反应
10.3.2 环氧化物与二氧化碳的不对称加成反应
10.3.3 烯烃的氧化羧化反应
10.3.4 邻二醇与二氧化碳反应
10.3.5 缩醛/酮与二氧化碳反应
10.3.6 卤代醇与二氧化碳反应
10.3.7 二氧化碳与炔丙醇反应
10.3.8 酯交换反应
10.4 甘油碳酸酯的合成
10.4.1 概述
10.4.2 二氧化碳与甘油反应
10.4.3 脲与甘油反应
10.4.4 碳酸酯与甘油反应
10.5 小结
参考文献
第11章 聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯的合成
11.1 生物可降解高分子材料
11.2 聚碳酸酯的合成
11.2.1 锌催化体系
11.2.2 铝和锰催化体系
11.2.3 铬催化体系
11.2.4 钴催化体系
11.2.5 镁催化体系
11.2.6 铁催化体系
11.2.7 基于镧系元素的催化体系
11.2.8 手性聚碳酸酯的合成
11.3 氮杂环丙烷与二氧化碳的共聚反应
11.4 二硫化碳与环氧化物/环硫化物的共聚反应
11.4.1 CS_2与环氧化物的共聚反应
11.4.2 CS_2与环硫化物的共聚反应
11.5 小结及展望
参考文献
第12章 离子液体在二氧化碳化学转化中的应用
12.1 概述
12.1.1 离子液体的概念
12.1.2 离子液体的性质
12.1.3 功能化的离子液体
12.1.4 离子液体在有机合成中的应用举例
12.2 离子液体催化的二氧化碳资源化转化反应
12.2.1 离子液体催化环状碳酸酯的合成
12.2.2 离子液体在不饱和环状碳酸酯合成反应中的应用
12.2.3 离子液体在手性环状碳酸酯合成中的应用
12.2.4 离子液体在聚碳酸酯合成反应中的应用
12.2.5 离子液体在一步法合成碳酸二甲酯反应中的应用
12.2.6 离子液体在脲类衍生物和氨基甲酸酯合成反应中的应用
12.2.7 离子液体在唑啉酮合成反应中的应用
12.2.8 离子液体应用于二氧化碳的还原反应
12.3 发展方向及展望
参考文献
第13章 二氧化碳的捕集、储存和固定
13.1 概述
13.2 生物固碳
13.2.1 自然界中的碳循环
13.2.2 光合作用
13.2.3 生物质的化学利用与二氧化碳减排
13.2.4 其他形式的固碳
13.3 二氧化碳的捕集
13.3.1 二氧化碳的捕集技术
13.3.2 液态胺吸收法
13.3.3 固态碱吸收法
13.3.4 离子液体吸收法
13.3.5 水热条件下二氧化碳的转化反应
13.3.6 膜分离法
13.3.7 液体材料吸收
13.3.8 固体材料吸附
13.3.9 二氧化碳的矿化、生物固定
13.3.10 电振荡吸收
13.3.11 其他吸收技术
13.4 二氧化碳的储存
13.4.1 二氧化碳填埋机理
13.4.2 地质封存
13.4.3 生物储存
13.4.4 海洋储存
13.4.5 其他储存方法
13.5 工业应用实例
13.6 小结
参考文献
常见缩略语
何良年教授课题组简介
发表与二氧化碳化学相关的学术论文
学术著作
京公网安备 11010102004214号