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A review on framework (MOF/COF/POP)-based materials for efficient conversion of CO2 to bio-active oxazolidinones
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-29 , DOI: 10.1039/d4qi02101k Pooja Rani, Rajesh Das, C. M. Nagaraja
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-11-29 , DOI: 10.1039/d4qi02101k Pooja Rani, Rajesh Das, C. M. Nagaraja
Excessive reliance on fossil fuels has increased atmospheric CO2 emissions, resulting in the greenhouse effect that endangers global climate stability and human well-being. Consequently, the storage and chemical conversion of CO2 into sustainable products can play a vital role in reducing anthropogenic emissions. Hence, there is an upsurge in research on selective carbon capture, sequestration and utilization (CCSU) to mitigate the rising atmospheric CO2 concentration. Carbon capture and utilization (CCU), in particular, has attracted considerable interest because it enables the utilization of CO2 as a C1 feedstock for generating commodity chemicals and fuels such as cyclic or polycarbonates, cyclic carbamates, oxazolidinones, formamides, methane, methanol and so on. Among these products, oxazolidinones are essential five-membered heterocyclic compounds found in several important pharmaceuticals. Oxazolidinones also function as versatile intermediates and chiral agents in organic synthesis. Thus, developing highly efficient heterogeneous catalysts containing dense basic and catalytic sites is potentially significant for effectively capturing and transforming CO2 into 2-oxazolidinones under ambient conditions. In this regard, porous framework-based materials viz metal–organic frameworks (MOFs), covalent organic frameworks (COFs) and porous organic polymers (POPs) are excellent candidates owing to their fascinating attributes, like ample active sites, intrinsic porosity and accessible functionalities. These framework-based materials have been exploited as recyclable catalysts in efficient cyclization of CO2 with aziridines, propargylic amines and alcohols coupled with amines/epoxides to produce oxazolidinones. This review provides a detailed analysis of recent advancements in developing porous framework-based recyclable catalysts for environmentally friendly conversion of CO2 to oxazolidinones. Furthermore, future considerations and challenges for fabricating efficient framework-based catalysts in transforming CO2 into value-added oxazolidinones are also discussed.
中文翻译:
基于框架 (MOF/COF/POP) 的材料将 CO2 高效转化为生物活性噁唑烷酮的研究进展
对化石燃料的过度依赖增加了大气中的二氧化碳排放,导致温室效应,危及全球气候稳定和人类福祉。因此,二氧化碳的储存和化学转化为可持续产品可以在减少人为排放方面发挥至关重要的作用。因此,为缓解大气中CO2 浓度上升,选择性碳捕获、封存和利用 (CCSU) 的研究激增。特别是碳捕获和利用 (CCU) 引起了相当大的兴趣,因为它能够将 CO2 用作 C1 原料,用于生产环状或聚碳酸酯、环状氨基甲酸酯、恶唑烷酮、甲酰胺、甲烷、甲醇等商品化学品和燃料。在这些产品中,恶唑烷酮是在几种重要药物中发现的必需的五元杂环化合物。恶唑烷酮在有机合成中还用作多功能中间体和手性试剂。因此,开发含有致密碱性位点和催化位点的高效非均相催化剂对于在环境条件下有效捕获 CO2 并将其转化为 2-恶唑烷酮具有潜在意义。在这方面,基于多孔框架的材料,即金属有机框架 (MOF)、共价有机框架 (COF) 和多孔有机聚合物 (POP),由于其迷人的属性,如充足的活性位点、固有的孔隙率和可及的功能,是极好的候选者。 这些基于框架的材料已被用作可回收催化剂,用氮杂环丙啶、炔丙胺和醇与胺/环氧化物偶联来有效环化 CO2 以生产恶唑烷酮。本文详细分析了开发基于多孔框架的可回收催化剂的最新进展,以环保方式将 CO2 转化为恶唑烷酮。此外,还讨论了制造基于框架的高效催化剂将 CO2 转化为增值恶唑烷酮的未来考虑因素和挑战。
更新日期:2024-11-29
中文翻译:
基于框架 (MOF/COF/POP) 的材料将 CO2 高效转化为生物活性噁唑烷酮的研究进展
对化石燃料的过度依赖增加了大气中的二氧化碳排放,导致温室效应,危及全球气候稳定和人类福祉。因此,二氧化碳的储存和化学转化为可持续产品可以在减少人为排放方面发挥至关重要的作用。因此,为缓解大气中CO2 浓度上升,选择性碳捕获、封存和利用 (CCSU) 的研究激增。特别是碳捕获和利用 (CCU) 引起了相当大的兴趣,因为它能够将 CO2 用作 C1 原料,用于生产环状或聚碳酸酯、环状氨基甲酸酯、恶唑烷酮、甲酰胺、甲烷、甲醇等商品化学品和燃料。在这些产品中,恶唑烷酮是在几种重要药物中发现的必需的五元杂环化合物。恶唑烷酮在有机合成中还用作多功能中间体和手性试剂。因此,开发含有致密碱性位点和催化位点的高效非均相催化剂对于在环境条件下有效捕获 CO2 并将其转化为 2-恶唑烷酮具有潜在意义。在这方面,基于多孔框架的材料,即金属有机框架 (MOF)、共价有机框架 (COF) 和多孔有机聚合物 (POP),由于其迷人的属性,如充足的活性位点、固有的孔隙率和可及的功能,是极好的候选者。 这些基于框架的材料已被用作可回收催化剂,用氮杂环丙啶、炔丙胺和醇与胺/环氧化物偶联来有效环化 CO2 以生产恶唑烷酮。本文详细分析了开发基于多孔框架的可回收催化剂的最新进展,以环保方式将 CO2 转化为恶唑烷酮。此外,还讨论了制造基于框架的高效催化剂将 CO2 转化为增值恶唑烷酮的未来考虑因素和挑战。