胺端基PAMAM樹枝狀大分子與水溶液/甲醇溶液中二氧化碳的反應(yīng)

二氧化碳（CO2）與胺反應(yīng)生成氨基甲酸。在過(guò)量胺存在下，酸會(huì)脫質(zhì)子，生成氨基甲酸酯和質(zhì)子化胺的混合物，它們會(huì)發(fā)生靜電相互作用，其強(qiáng)度與反應(yīng)物濃度和溶劑性質(zhì)有關(guān)。該反應(yīng)也用于超分子體系，有助于從工業(yè)排放氣體中去除CO2氣體，也可作為一種大氣中碳的捕獲和存儲(chǔ)（CCS）方法來(lái)吸收CO2。

端胺基樹枝狀分子可作為捕獲CO2的活性材料。實(shí)際上，商業(yè)化PAMAM樹枝狀大分子已用于該類聚合物膜的制備。作者非常關(guān)注在純?nèi)軇┲邪被姿狨サ纳煞磻?yīng)，特別是在樹枝狀聚合物表面的氨基甲酸酯和銨離子基團(tuán)之間通過(guò)靜電吸引力驅(qū)動(dòng)而形成凝膠的可能性。因此，作者重點(diǎn)研究了G1、G3和G5端胺基PAMAM樹枝狀大分子在兩種極性溶劑（水和甲醇）中與CO2的反應(yīng)。這些樹枝狀大分子是商業(yè)化產(chǎn)品，G1和G5之間的分子尺寸差別較大，而G3是處于中間的情況。

美國(guó)邁阿密大學(xué)、中國(guó)齊魯大學(xué)的Angel E. Kaifer等人用胺端基PAMAM與CO2（g）反應(yīng)，該反應(yīng)使胺基轉(zhuǎn)變?yōu)榘被姿狨ズ弯@基。在D2O水溶液中，由于同時(shí)生成游離碳酸鹽和碳酸氫鹽離子，最終導(dǎo)致氨基甲酸酯分解，反應(yīng)較為復(fù)雜。而在甲醇（CD3OD）溶液中則干凈得多，會(huì)導(dǎo)致粘度增加和/或形成凝膠。在起始濃度為0.02 M的G5 PAMAM中，可清楚地觀察到形成凝膠。所有情況下，以氨基甲酸酯形式存在于樹枝狀大分子表面的CO2經(jīng)N2（g）處理和溫和加熱處理后均可釋放，表明該反應(yīng)是可逆的。

文獻(xiàn)來(lái)源：Beijun Cheng and Angel E. Kaifer*. Molecules 2022, 27, 540.