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负载离子液体的合成及催化活性的研究

作　者: 张丽珍
导　师: 杨骏
学　校: 暨南大学
专　业: 物理化学
关键词: 离子液体 负载离子液体 催化活性 β-烯胺酮 酯化反应
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


负载型离子液体具有离子液体用量小,可用于连续反应器,易于分离,使用经济等优点,在化学化工领域中越来越受到研究者的关注。同时离子液体还可以根据反应和催化过程本身的特点对离子液体进行功能化,作为具有某些特定功能的催化材料满足反应所需。本论文主要合成了14种离子液体,和11种负载离子液体,对制备的催化剂进行了形貌结构组成等的研究,并以β-烯胺酮的合成和酯化反应为反应探针,考察了催化剂结构和催化活性之间的关系。以苯胺和乙酰丙酮为原料合成β-烯胺酮为反应探针,研究了11种咪唑型离子液体和11种负载离子液体的结构和催化活性之间的关系。结果表明：当离子液体的阴离子不变,只通过修饰咪唑环来改变阳离子时,催化剂活性顺序是：[hmim]+>[bmim]+ >[bmmim]+.而当离子液体阳离子不变,通过调节阴离子,活性的顺序是：Br->PF6->BF4-,I->Cl->H2P04-,HS04-。离子液体固载后在离子液体用量大大减少情况下,催化剂活性显著提高。同时催化剂活性顺序也发生了改变,阳离子部分活性顺序：[bmim]+>[hmin]+ >[bmmim]+.阴离子部分活性顺序：PF6-,BF4>Br->I->Cl->H2PO4-,HS04-。其中,[bmim]PF6/silica和[bmim]BF4/silica催化活性大大提高,反应时间0.5 h,产率提高到92.2%和93%。[bmim]BF4/silica重复使用5次,催化活性基本保持不变,表明该催化剂性能稳定。以乙酸酐醇解反应为反应探针,考察负载咪唑类离子液体催化活性。结果表明：阴离子含有H的离子液体催化剂酸性更强,催化活性更高。其中,[bmim]HS04/silica, [bmim]H2P04/silica催化活性最高,室温条件下反应0.5h产率分别达到89.9%和96.2%。但是由于该类催化剂不能重复使用,因此设计了PS功能化离子液体[MIMPS]HS04和[TEAPS]HS04,由于产物酯能从体系中分离出来,因此促进了反应的进行。其中[TEAPS]HS04离子液体具有良好的催化活性,反应1h,收率达到96％.且重复使用4次活性无明显降低,具有较好的稳定性。将功能化离子液体[TEAPS]HS04用于催化Fischer酯化反应,作为相转移催化剂,较杂多酸H3PW12O40催化Fischer酯化反应避免了分水剂甲苯的使用,需要更低的温度更短的反应时间,操作更简便,反应更经济环保。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 离子液体概述  9-11
    1.2.1 离子液体的研究进展  9-10
    1.2.2 离子液体的结构  10-11
    1.2.3 离子液体的性质  11
  1.3 离子液体在有机合成中的应用及催化原理  11-13
    1.3.1 离子液体在有机合成中的应用优势  11
    1.3.2 离子液体的催化原理  11-13
  1.4 负载型离子液体  13-15
    1.4.1 负载离子液体催化机理  13-14
    1.4.2 不同基材  14-15
  1.5 本文研究目标、内容及意义  15-17
第二章 实验部分  17-36
  2.1 引言  17-20
    2.1.1 离子液体合成方法概述  17-18
    2.1.2 硅胶负载离子液体方法概述  18-20
  2.2 主要试剂原料和仪器  20-21
    2.2.1 试剂和原料  20-21
    2.2.2 主要仪器  21
  2.3 催化剂的制备  21-24
    2.3.1 离子液体的制备  21-22
    2.3.2 负载离子液体的制备  22-24
  2.4 催化剂表征  24-35
    2.4.1 离子液体的分析  24-30
    2.4.2 负载离子液体分析  30-35
  2.5 结论  35-36
第三章 负载离子液体在β-烯胺酮的合成中的催化活性  36-45
  3.1 引言  36-37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 试剂和仪器  37
    3.2.2 β-烯胺酮的合成  37-38
  3.3 结果与讨论  38-44
    3.3.1 离子液体负载量的确定  38
    3.3.2 阳离子对离子液体和固载离子液体催化剂催化活性的影响  38-40
    3.3.3 阴离子对离子液体和固载离子液体催化剂催化活性的影响  40-42
    3.3.4 SCILs可能的催化机理  42-43
    3.3.5 负载离子液体的重复使用  43-44
  3.4 结论  44-45
第四章 负载型离子液体及功能化离子液体在酯化反应中的催化活性  45-57
  4.1 负载离子液体在乙酸酐醇解反应中的催化  45-49
    4.1.1 实验部分  45-46
    4.1.2 结果与讨论  46-49
  4.2 功能化离子液体的催化  49-56
    4.2.1 实验部分  49-52
    4.2.2 结果与讨论  52-54
    4.2.3 催化剂[TEAPS]HSO_4对Fischer酯化反应的催化  54-56
  4.3 总结  56-57
第五章 总结与展望  57-60
参考文献  60-68
硕士期间发表的文章  68-69
致谢  69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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