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利用廉价CO2与甲苯羧化反应生产甲基苯甲酸是一条值得期待的绿色工艺路线,该工艺路线具有反应条件温和、副产物少等优点,而且可以减少大气中温室气体CO2的含量,缓解温室效应造成的全球变暖。本文重点研究了AlCl3和氯硅烷以及AlCl3和AlBr3组成的复合路易斯酸对甲苯与CO2羧化反应的影响。实验结果表明,AlCl3-氯硅烷体系可以有效促进甲苯与CO2的羧化反应,其中催化效果最好的是AlCl3-Ph3SiCl体系,产物收率达到336.4%(以AlCl3为基准)。AlCl3-AlBr3体系在芳烃与CO2羧化反应中也具有很高的催化活性,可以在50-70℃范围内催化苯与CO2羧化反应生成苯甲酸。 采用红外光谱、核磁共振和DFT计算等方法研究了复合路易斯酸催化甲苯与CO2羧化反应的机理。红外表征发现CO2可以被AlCl3或Ph3SiCl活化形成稳定的CO2-路易斯酸复合物,用DFT计算了AlCl3和氯硅烷形成AlCl3-氯硅烷复合物的作用能,结果表明两者之间的作用能处于氢键范围。用DFT计算了AlCl3-氯硅烷体系活性中心Al和Si的APT电荷,发现AlCl3-Ph3SiCl体系活性中心的APT电荷远高于AlCl3-AlCl3,DFT计算结果说明AlCl3-氯硅烷体系在甲苯与CO2羧化反应中的催化活性与活性中心的亲电性有关。红外和核磁表征发现AlCl3-AlBr3体系体系不仅能够活化CO2,而且可以与苯反应生成有机铝。