碱性离子液体催化酯交换反应的研究

摘要

碱催化是当代化学的一个重要组成部分，但是，传统的碱性催化剂大多有毒有害且催化效率比较低。为了保护人类的身体健康和经济社会的可持续发展，因此开发一系列绿色、高效的、有潜力的碱性催化剂是非常必要的。作为绿色化学背景下发展起来的兼有溶剂和催化剂性质的碱性离子液体，由于其具备高催化活性、可重复使用性、不易挥发性、不可燃性等优点，碱性离子液体在未来展现出良好的应用前景。碳酸二甲酯是一种“绿色”化学原料，目前工业上来源丰富，开发其下游高附加值化学品值得期待，将绿色催化剂用于绿色原料的研究中，实现绿色原料和绿色催化剂的结合，具有重要的应用价值。
　　基于以上分析，本论文合成一系列碱性离子液体，用于碳酸二甲酯的酯交换反应过程中，主要研究内容和结果如下：
　　（1）采用阴离子交换树脂法、加盐法制备了十种烷基咪唑类碱性离子液体，它们分别为[C4mim][(C6H5)COO]，[C4mim][NO3]，[C4mim][HCO3]，[C4mim][BF4]，[C4mim][CH3CHOHCOO]，[[C4mim][N(CN)2]，[C4mim][CH3(CH2)2COO]，[C4mim][CH3COO]，[C4mim][CH3CH2COO]，[C4mim][HCOO]，利用IR、1HNMR图谱对上述合成十种催化剂进行了表征。
　　（2）从上述合成的前八种碱性离子液体用于催化碳酸二甲酯和异辛醇的酯交换反应，在相同的实验条件下，从中筛选出催化性能最好的催化剂[C4mim][(C6H5)COO]，然后以其为催化剂，考察了各因素对碳酸二甲酯转化率和碳酸二异辛酯选择性和收率的影响并优化了反应条件，优化的反应条件为：温度130℃，催化剂的用量2％，异辛醇与碳酸二甲酯摩尔比4，时间6 h，在此条件下，碳酸二甲酯转化率达到99.97%，碳酸二异辛酯的选择性和收率达到86.35%和86.32%，同时提出的碱性离子液体催化酯交换反应机理，较好地阐释该酯交换反应过程。
　　（3）将后四种羧酸型碱性离子液体用于碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换合成碳酸甲乙酯过程中，从中筛选出高催化活性的[C4mim][CH3(CH2)2COO]为催化剂，系统地研究了温度、催化剂用量、反应物配比等因素对碳酸二乙酯转化率的影响，并建立拟均相反应动力学模型，估算出相应的动力学参数，实验值与计算值吻合较好，表明所建立的拟均相反应动力学模型能够较好的描述[C4mim][CH3(CH2)2COO]催化碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换交换反应的过程。同时还考察了[C4mim][CH3(CH2)2COO]的重复使用性能，重复使用5次后，碳酸二乙酯转化率无明显下降，表明该催化剂稳定性较好，显示出良好的应用前景。

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1绪论

1.1离子液体简介

1.2碱性离子液体的应用

1.3酯交换反应

1.4本论文研究目的和主要内容

参考文献

2烷基咪唑碱性离子液体的制备与表征

2.1 试剂与仪器

2.2碱性离子液体的制备

2.3烷基咪唑碱性离子液体的表征

2.4小结

参考文献

3 碱性离子液体催化酯交换反应合成碳酸二异辛酯

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4 小结

参考文献

4羧酸类碱性离子液体催化合成碳酸甲乙酯的反应动力学

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4反应动力学模型

4.5 [C4mim][CH3(CH2)2COO]的重复利用

4.6小结

参考文献

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

攻读学位期间完成的学术论文