咪唑類離子液體在有機反應(yīng)中催化性能的研究.pdf

1、離子液體作為一種新型的綠色溶劑，具有不揮發(fā)、不可燃、較高的熱穩(wěn)定，較大的電化學(xué)窗口等優(yōu)良性質(zhì)，已被成功地用于有機合成、催化化學(xué)、電化學(xué)及材料科學(xué)等各個領(lǐng)域。目前大多數(shù)離子液體的合成過程比較繁瑣，在一定程度上阻礙了其大規(guī)模工業(yè)化進程。因此探索高效簡潔的離子液體合成方法，并開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域成為目前離子液體研究的一項重要內(nèi)容。本論文主要探討了Br φ nsted酸型和長鏈咪唑型離子液體的簡便合成方法及其在酸催化和相轉(zhuǎn)移催化中的應(yīng)用，并取得了一

2、些有意義的結(jié)果。 首先，合成了一類高純度Br φ nsted酸型離子液體，并開發(fā)了其在催化合成青葉噁烷中的應(yīng)用。由于該酸性離子液體和其他的離子液體一樣，具有不揮發(fā)和高的穩(wěn)定性，因而可解決一些化學(xué)反應(yīng)過程可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)或某些污染物問題。同時，該離子液體低廉的價格和簡便的制備方法使其具有很大工業(yè)應(yīng)用潛能。 將該離子液體應(yīng)用于青葉噁烷合成時，替代傳統(tǒng)催化劑-硫酸，克服了傳統(tǒng)催化劑存在的設(shè)備腐蝕嚴重，產(chǎn)物分離困難，后處理復(fù)雜，

3、催化劑無法回收等缺點，而且提高了收率，縮短了反應(yīng)時間。優(yōu)化出了最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)時間4 h，異丁醛與TMPD摩爾比為2.0:1，離子液體摩爾比為3％。在此條件下，青葉噁烷的收率高達85％以上，而且催化劑可重復(fù)循環(huán)使用，實驗表明催化劑重用5次，活性沒有明顯影響，因此，是青葉噁烷合成的一條綠色工藝，具有很大的工業(yè)化價值。 其次，合成一系列長鏈咪唑類離子液體，并成功開發(fā)了該類離子液體在相轉(zhuǎn)移催化N,N-二烷基苯胺的合

4、成和環(huán)己醇的氧化兩個領(lǐng)域。 在N，N-二烷基苯胺的合成中，通過對催化劑種類，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間，催化劑用量等因素的考察，優(yōu)化了反應(yīng)條件，得出的最佳反應(yīng)條件是，50 mL 50％(質(zhì)量分數(shù))氫氧化鈉溶液，苯胺和溴代烷摩爾比為1:2.5，離子液體用量為摩爾比0.95％，溫度60℃，常壓反應(yīng)6 h，產(chǎn)品收率達到97％以上。傳統(tǒng)的相轉(zhuǎn)移催化劑催化此反應(yīng)時，收率在90％左右，離子液體作相轉(zhuǎn)移催化劑的催化性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的相轉(zhuǎn)移催化劑，同時

5、，反應(yīng)的時間也大大縮短。 在催化氧化環(huán)己醇合成環(huán)己酮的研究中發(fā)現(xiàn)，在離子液體作相轉(zhuǎn)移催化劑，鎢酸鈉催化過氧化氫氧化環(huán)己醇的活性大大提高。適宜的反應(yīng)條件為環(huán)己醇0.1moL、H2O2(30％)25 mL、相轉(zhuǎn)移劑[C16mm]HSO4為4.0 mmoL、催化劑Na2WO4·2H2O 5.5 mmoL、反應(yīng)時間50 min、反應(yīng)溫度90℃。在該反應(yīng)條件下，環(huán)己醇的轉(zhuǎn)化率高可達100％，選擇性99％以上。以離子液體作相轉(zhuǎn)移催化劑，其催