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强碱性离子液体的合成及其在有机合成中的应用

作　者: 陈艳
导　师: 牟宗刚
学　校: 济南大学
专　业: 工业催化
关键词: 碱性离子液体催化剂合成
分类号: O621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

离子液体是指由有机阳离子和无机/有机阴离子构成的在室温下或室温附近呈液态的盐。离子液体具有一些独特的性能,如蒸气压接近零、宽的电化学窗口、导电性好、热稳定性高、以及可循环利用等特性而成为近年来的研究热点。碱催化在化学工业中占有重要的地位,但是传统的碱催化剂有许多缺点。随着功能化离子液体合成的发展,通过对碱性离子液体进行设计,可以在离子液体的分子结构中引入碱性功能基团,并与离子液体本身具有的特殊性能相结合,使其具有离子液体的性能又具备碱性催化剂的性能。我们尝试DBU这一多功能的碱性试剂作为母体合成一系列的碱性离子液体,并对合成的离子液体催化性能进行了初步研究。本文首先利用1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（DBU）与溴代正丁烷、溴代正己烷、溴代正辛烷反应合成了离子液体的中间体:溴化1-丁基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[BDBU]Br）、溴化1-己基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[HDBU]Br）、溴化1-辛基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[ODBU]Br）,进而用[BDBU]Br、[HDBU]Br、[ODBU]Br分别与NaBF₄、NH₄PF₆进行复分解反应,合成了六种碱性离子液体:四氟硼酸化1-丁基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[BDBU]BF₄）,六氟磷酸化1-丁基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[BDBU]PF₆）,四氟硼酸化1-己基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[HDBU]BF₄）,六氟磷酸化1-己基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[HDBU]PF₆）,四氟硼酸化1-辛基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[ODBU]BF₄）,六氟磷酸化1-辛基-1,8-二氮杂双环（5,4,0）十一-7-稀（[ODBU]PF₆）,通过IR、1HNMR对离子液体的化学结构进行了表征,并对离子液体进行了热分析和电导率测定,测试了在常用有机溶剂中的溶解性。采用固相法合成了三种四甲酰胺酞菁化合物:四甲酰胺钴酞菁、四甲酰胺铜酞菁、四甲酰胺锌酞菁。产物都经元素分析,紫外-可见光谱和红外光谱进行了表征。考察了反应温度、反应时间、离子液体的种类对四甲酰胺钴酞菁产率的影响,结果表明,在反应温度为240℃,反应时间为4h时产率最好且节约能源,而离子液体的种类对产率没有影响。用合成的碱性离子液体代替传统的催化剂,应用于肉桂酸的合成,Knoevenagel反应和酯交换反应,结果表明,此类离子液体对这些反应具有催化效果,且在催化剂用量较少的情况下取得了较满意的产率。所有的产物都经红外光谱表征,与文献一致。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-23
  1.1 离子液体的概述  11-17
    1.1.1 离子液体简介  11-12
    1.1.2 离子液体的合成  12
    1.1.3 离子液体的物理化学性质  12-14
    1.1.4 离子液体的发展  14-15
    1.1.5 碱性离子液体的研究进展  15-17
      1.1.5.1 碱性离子液体  16
      1.1.5.2 具有L 碱性的离子液体  16-17
      1.1.5.3 具有B 碱性的离子液体  17
  1.2 酞菁概述  17-20
    1.2.1 酞菁化合物的结构性质  18-19
    1.2.2 酞菁金属配合物的合成  19-20
  1.3 本课题的研究目的、意义和主要内容  20-23
    1.3.1 研究目的、意义  20-21
    1.3.2 研究的主要内容  21-23
第二章室温离子液体的合成  23-55
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-30
    2.2.1 仪器及试  23-24
    2.2.2 DBU 的合成  24-25
    2.2.3 溴化1-丁基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([BDBU]Br)的合成  25-26
    2.2.4 四氟硼酸化1-丁基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([BDBU]BF_4)的合成  26
    2.2.5 六氟磷酸化1-丁基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([BDBU]PF_6)的合成  26-27
    2.2.6 溴化1-己基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([HDBU]Br)的合成  27
    2.2.7 四氟硼酸化1-己基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([HDBU]BF_4)的合成  27-28
    2.2.8 六氟磷酸化1-己基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([HDBU]PF_6)的合成  28
    2.2.9 溴化1-辛基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([ODBU]Br)的合成  28-29
    2.2.10 四氟硼酸化1-辛基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([ODBU]BF_4)的合成  29
    2.2.11 六氟磷酸化1-辛基-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([ODBU]PF_6)的合成  29-30
  2.3 结果与讨论  30-52
    2.3.1 DBU 的红外光谱表征  30
    2.3.2 离子液体的红外光谱和核磁表征  30-41
    2.3.3 离子液体的热重分析  41-43
    2.3.4 离子液体的电导率分析  43-52
      2.3.4.1 离子液体电导率的测定  43-44
      2.3.4.2 结果与讨论  44-52
    2.3.5 离子液体的溶解性研究  52
  2.4 结论  52-55
第三章碱性离子液体催化金属酞菁衍生物的合成  55-63
  3.1 引言  55
  3.2 实验部分  55-59
    3.2.1 药品与试剂  55-56
    3.2.2 四甲酰胺钴酞菁的合成  56-58
      3.2.2.1 反应温度对产率的影响  57-58
      3.2.2.2 反应时间对产率的影响  58
      3.2.2.3 离子液体的种类对产率的影响  58
    3.2.3 四甲酰胺铜酞菁和四甲酰胺锌酞菁的合成  58-59
  3.3 四甲酰胺酞菁化合物的表征  59-61
    3.3.1 四甲酰胺酞菁的红外谱图表征  59-61
    3.3.2 四甲酰胺酞菁的紫外谱图表征  61
    3.3.3 四甲酰胺酞菁的元素分析  61
  3.4 结果与讨论  61-63
第四章碱性离子液体在有机合成中的应用  63-71
  4.1 引言  63
  4.2 药品与仪器  63-64
  4.3 实验部分  64-66
    4.3.1 碱性离子液体在肉桂酸合成中的应用  64-65
    4.3.2 碱性离子液体在Knoevenagel 反应中的应用  65
    4.3.3 碱性离子液体催化在酯交换反应制备生物柴油  65-66
  4.4 产物表征  66-69
    4.4.1 肉桂酸的红外光谱表征  66-67
    4.4.2 1,1-二氰基-2-苯基乙烯的红外光谱表征  67-68
    4.4.3 生物柴油的红外光谱表征  68-69
  4.5 结果与讨论  69-71
第五章结论  71-73
  5.1 DBU 系列离子液体的合成  71
  5.2 碱性离子液体催化金属酞菁衍生物的合成  71
  5.3 离子液体在有机合成中的应用  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-81
附录  81

强碱性离子液体的合成及其在有机合成中的应用

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