以季铵盐为催化剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯与二氧化碳的加成反应

以季铵盐为催化剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯与二氧化碳的加成反应

This study is related to the investigation of the characteristics of quaternary ammonium salt catalyst on the addition reaction of carbon dioxide and glycidyl methacrylate(GMA) to form(2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl)methacrylate(DOMA). Among the salts tested, the ones with higher alkyl chain length and with more nucleophilic counter anion showed a higher catalytic activity. Mixed catalysts of NaI and 18-crown-6 showed a good yield of DOMA, but when they are used alone, they showed no catalytic activity. The DOMA monomer was obtained in low polar solvents, while poly(DOMA) could be directly synthesized in aprotic dipolar solvents. Kinetic studies carried out by measuring $CO_2$ pressure in a high pressure batch reactor showed that the reaction rate was first order to the concentration of GMA and $CO_2$ respectively. The rate constant(k) was 0.56L/mol hr and Henry's constant(H') of $CO_2$ in diglyme at $80^{\circ}C$ was $6.5{\times}10^{-4}mol/L{\cdot}kPa$.

本研究研究了季铵盐催化剂对二氧化碳与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）加成反应生成（2-氧代-1,3-二氧戊环-4-基）甲基丙烯酸酯（DOMA）的特性。在所测试的盐中，烷基链长较长和亲核性反离子较多的盐表现出较高的催化活性。NaI和18-冠-6的混合催化剂表现出良好的DOMA产率，但单独使用时没有催化活性。DOMA单体在低极性溶剂中得到，而聚（DOMA）可直接在非质子偶极溶剂中合成。通过测量高压间歇反应器中的$CO_2$压力进行的动力学研究表明，反应速率分别与GMA和$CO_2$的浓度呈一级关系。速率常数 (k) 为 0.56L/mol hr，$CO_2$ 在二甘醇二甲醚中的亨利常数 (H') 在 $80^{\circ}C$ 下为 $6.5{\times}10^{-4}mol/L{\cdot}kPa$。

本研究探讨了通过二氧化碳和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的加成反应合成（2-氧代-1,3-二氧戊环-4-基）甲基丙烯酸酯（DOMA）的季铵盐催化剂的特性。季铵盐相转移催化剂的烷基越大，抗衡阴离子的亲核性越强，催化活性越高。当单独使用聚乙二醇、NaI和18-crown-6时，完全没有反应活性，但当使用NaI和18-crown-6的混合物作为催化剂时，获得了相对较好的DOMA产率。此外，当使用低极性溶剂时，可以获得单体形式的DOMA，并且由于使用高极性非质子溶剂，可以直接合成DOMA聚合物。同时，通过高压间歇反应器中二氧化碳的压力变化进行动力学考虑，此时的反应速率分别相对于GMA和二氧化碳的浓度为一级反应。反应速率常数 k 为 0.56L/mol hr，二甘醇二甲醚溶剂为 $80^{\circ}C$ 中 $CO_2$ 的亨利常数 H' 为 $6.5{\times}10^{-4}。 mol/L{\cdot}kPa$。

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