羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO）知识库

    3-羟基羧酸酯是一类具有广泛应用的双官能团化合物。关于该类化合物的合成路线的研究一直是该领域的研究热点。环氧化合物的氢酯基化反应因具有所需原料(环氧化合物、醇、一氧化碳)简单易得、过程经济、环境友好等优点而成为3-羟基羧酸酯首选的清洁合成工艺路线。

    四羰基钴阴离子是环氧化合物氢酯基化反应中的催化活性物种。其中Co为‒1价，导致Co(CO)_4^-很容易被氧化，不稳定。所以如何稳定Co(CO)_4^-是该领域面临的核心科学问题之一，而如何更好地活化环氧化合物则是另一关键性问题。因此，有关催化剂体系的研究成为了该领域研究的一个重点。

    近年来，金属有机离子液体的研究引起了广泛关注，尤其是在催化领域。以Co(CO)_4^-作为阴离子部分所形成的金属有机离子液体因有效地结合了羰基钴金属和离子液体两者各自的长处和特点，而备受国内外研究者的青睐。

    基于以上研究背景，本论文主要是设计并合成了新型的稳定的羰基钴金属有机离子液体催化新材料，对其结构及性质进行表征分析，并且考察了其在环氧化合物氢酯基化合成3-羟基羧酸酯反应中的催化性能。

    在第二章中，我们充分利用胍基阳离子既可以稳定四羰基钴阴离子，又可以作为Lewis酸活化环氧化合物底物的双重功能，设计并合成了四种新型的1,1,3,3-四烷基胍羰基钴金属有机离子液体，并用FT-IR、UV-Vis、NMR、HRMs、TGA、DSC等现代表征手段进行了表征。在环氧化合物氢酯基化反应中，该类离子液体与传统催化体系相比，无需加入含氮有机物，即可达到良好的催化效果。同时底物适用范围较广，反应混合物经过简单的分离、提纯，就能以较高收率得到高纯度的3-羟基羧酸酯。更具有突破性的是催化剂1,1-二甲基-3,3-二乙基胍羰基钴离子液体3a表现出非常好的循环稳定性，可多次重复用于催化环氧化合物的氢酯基化反应中，并且在循环使用多次后依然可以实现较高的转化率和较好的选择性。

    在第三章中，为了进一步丰富羰基钴离子液体的研究，初步探索阳离子结构对该类催化剂的催化性能的影响，温和实验条件以及减少催化剂的用量，我们设计并合成了三种新型的单核或双核吡咯烷基羰基钴离子液体，同样用FT-IR、UV-Vis、NMR、HRMs、TGA、DSC等现代表征手段进行了表征。该类离子液体在环氧化合物的氢酯基化反应中具有良好的催化性能以及一定的循环稳定性。特别是取代烷基链较长的N-十二烷基-N-甲基吡咯烷羰基钴离子液体3b′不需要添加任何助剂，在催化剂用量减少且实验条件更为温和的前提下，即可实现很好的催化性能。