磺酸基功能化離子液體催化合成甘油衍生物的研究.pdf

1、近年來，離子液體越來越受到人們的關(guān)注，其應(yīng)用范圍越來越廣。酸性離子液體優(yōu)良的催化性能被廣泛應(yīng)用于綠色有機(jī)合成領(lǐng)域。
　　 本論文在課題組前期研究的基礎(chǔ)之上，繼續(xù)對基于離子液體的生物柴油副產(chǎn)物甘油的開發(fā)利用進(jìn)行研究。探討酸性離子液體作為催化劑應(yīng)用于制備甘油衍生物的反應(yīng)。參照文獻(xiàn)合成了1-（3-磺丙基）-2-吡咯烷酮硫酸氫鹽([C3SO3Hnhp]HSO4)、2-吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnhp]HSO4)、1-（3-磺丙基）-3-甲基

2、咪唑硫酸氫鹽([C3SO3Hmim]HSO4)、N-甲基咪唑硫酸氫鹽（[Hmim]HSO4）、1-（3-磺丙基）-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氫鹽([C3SO3Hnmp]HSO4)、N-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HSO4)、4-（3-磺丙基）-嗎啡啉硫酸氫鹽([C3SO3Hnhm]HSO4)、嗎啡啉硫酸氫鹽（[Hnhm]HSO4）、1-（3-磺丙基）-3-甲基咪唑?qū)妆交撬猁}（[C3SO3Hmim]TSA）和N-甲基咪唑?qū)妆交?/p>

3、酸鹽([Hmim]TSA)等十種酸性離子液體，并進(jìn)行了以下工作:
　　 1.分別考察了[C3SO3Hnhm]HSO4、[Hnhm]HSO4、[C3SO3Hnmp]HSO4、[Hnmp]HSO4、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4和[Hmim]TSA等七種酸性離子液體作為催化劑在甘油和苯甲酸制備甘油三苯甲酸酯的反應(yīng)體系中的催化活性，其中[C3SO3Hnhm]HSO4的催化活性最高。以[C3SO3Hnhm]HSO4

4、為催化劑進(jìn)行目標(biāo)的條件優(yōu)化，結(jié)果表明，當(dāng)n（離子液體）∶n（甘油）∶n（苯甲酸）=0.27∶1∶3.3，140℃反應(yīng)5h，甘油三苯甲酸酯的產(chǎn)率可達(dá)79.0％，且離子液體不經(jīng)任何處理可重復(fù)使用2次，其催化活性基本不變。
　　 2.以甘油、硼酸和月桂酸制備雙甘油硼酸月桂酸酯的第二步反應(yīng)為模型反應(yīng)，考察了酸性離子液體作為催化劑的應(yīng)用。第一步先以甘油和硼酸制備了雙甘油硼酸酯;在第二步反應(yīng)中考察了[C3SO3Hmim]TSA、[Hmim]

5、TSA、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4、[C3SO3Hnhp]HSO4和[Hnhp]HSO4等六種酸性離子液體的催化活性，并與傳統(tǒng)催化劑對甲苯磺酸進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，[C3SO3Hmim]HSO4催化活性最高。以[C3SO3Hmim]HSO4為催化劑進(jìn)行目標(biāo)的條件優(yōu)化，結(jié)果表明，當(dāng)n（離子液體）∶n（雙甘油硼酸酯）∶n（月桂酸）=0.12∶1∶2.0，120℃反應(yīng)2h條件下，雙甘油硼酸月桂酸酯的產(chǎn)率就可達(dá)到93％

6、以上，而且離子液體不經(jīng)任何處理可重復(fù)使用8次，催化活性基本不變。離子液體與對甲苯磺酸的比較結(jié)果表明，磺酸型離子液體與對甲苯磺酸的催化活性相當(dāng)，但是磺酸型離子液體具有反應(yīng)后產(chǎn)物易于分離、可多次重復(fù)使用和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
　　 3.在以甘油和苯甲醛制備苯甲醛甘油縮醛的反應(yīng)中，考察了[C3SO3Hnhp]HSO4、[Hnhp]HSO4、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4、[C3SO3Hnmp]HSO4和[Hnmp]H

7、SO4等六種酸性離子液體在反應(yīng)體系中的催化活性，結(jié)果表明[C3SO3Hnhp]HSO4的催化活性最高。以[C3SO3Hnhp]HSO4為催化劑進(jìn)行目標(biāo)反應(yīng)的條件優(yōu)化，結(jié)果表明，當(dāng)n（離子液體）∶n（甘油）∶n（苯甲醛）=0.066∶1∶0.9，130℃反應(yīng)4h，產(chǎn)率達(dá)60.1％。在最優(yōu)反應(yīng)條件下離子液體可以重復(fù)使用3次，其催化活性基本不變。
　　 綜上所述，磺酸型離子液體對目標(biāo)反應(yīng)具有可與傳統(tǒng)催化劑相比擬的催化效果，而且產(chǎn)物易于