二酸化炭素固定用のアンモニウム、ホスホニウム、およびスルホニウムベースの2-シアノピロリジンイオン液体液体

二酸化炭素（CO2）スカベンジャーの発生は、地球温暖化の問題のために最近の急性問題です。世界中の多くのグループは、新しい温室効果ガススカベンジャーを集中的に開発しています。室温のイオン液体（RTIL）は、より環境に優しい、高性能な吸着剤を合成するための適切な出発点と見なされています。ヘテロサイクリックアニオン（AHA）は、炭素捕獲および貯蔵技術の優れたエージェントを表しています。現在の研究では、弱く調整する陽イオンとAHAの両方がCO2を結合するRTILを調査します。アンモニウム、ホスホニウム、およびスルホニウムベースの2-シアノピロリジンは、CO2固定反応の熱化学を説明するための最先端の方法を使用して調査されました。赤外線スペクトルと電子的および構造的特性は、化学吸着反応の反応物と産物を特徴付けるために、ハイブリッド密度の機能レベルでシミュレートされました。提案されたCO2キャプチャメカニズムは熱力学的に許可されていると結論付け、RTILの異なるファミリー間の違いを議論します。非常に珍しいことに、分子内の静電引力は、CO2化学吸着の双性生成物を安定化する上で重要な役割を果たします。RTILのファミリー間の化学吸着性能の違いは、植物陽イオンのαおよびβ-炭素原子の固定障害と求核性に関連しています。私たちの結果は、以前の実験CO2収着測定を合理化します（Brennecke et al。、2021）。

The development of carbon dioxide (CO2) scavengers is an acute problem nowadays because of the global warming problem. Many groups around the globe intensively develop new greenhouse gas scavengers. Room-temperature ionic liquids (RTILs) are seen as a proper starting point to synthesize more environmentally friendly and high-performance sorbents. Aprotic heterocyclic anions (AHA) represent excellent agents for carbon capture and storage technologies. In the present work, we investigate RTILs in which both the weakly coordinating cation and AHA bind CO2. The ammonium-, phosphonium-, and sulfonium-based 2-cyanopyrrolidines were investigated using the state-of-the-art method to describe the thermochemistry of the CO2 fixation reactions. The infrared spectra and electronic and structural properties were simulated at the hybrid density functional level of theory to characterize the reactants and products of the chemisorption reactions. We conclude that the proposed CO2 capturing mechanism is thermodynamically allowed and discuss the difference between different families of RTILs. Quite unusually, the intramolecular electrostatic attraction plays an essential role in stabilizing the zwitterionic products of the CO2 chemisorption. The difference in chemisorption performance between the families of RTILs is linked to sterical hindrances and nucleophilicities of the α- and β-carbon atoms of the aprotic cations. Our results rationalize previous experimental CO2 sorption measurements (Brennecke et al., 2021).