室温离子液体中选择性催化环己烯氧化反应的研究

摘要

20世纪90年代后期兴起的绿色化学，是从源头清除污染的一项措施，它为人类解决化学工业对环境的污染、实现经济和社会可持续发展提供了有效的手段，成为化学科学发展的前沿，而且是21世纪化学发展的重要方向之一。离子液体与传统溶剂相比具有无毒、无挥发性、无可燃性、热稳定性高、在宽广的温度范围(-100～200℃)内处于液体状态、可以溶解大多数有机物等特点，是一种新型的取代挥发性有机溶剂的绿色溶剂。研究其在化学领域的各个分支的应用可减少乃至消除溶剂造成的环境污染问题，同时也有着重要的理论意义。 本文分别采用直接合成法和两步合成法成功合成了一系列高纯度，性质稳定，不同组成的离子液体，如[Bmim][BF4]、[Bmim][PF6]、[BPy][BF4]、[EtPy][BF4]、[Emim][PF6]、[Bmim]Cl和[Emim]Br等，并用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR对它们进行了结构确证。 以合成的离子液体为反应介质，以过氧化氢(H2O2)为氧化剂，研究了Mn(Salen)络合物催化环己烯的环氧化反应。考察了不同反应介质、不同结构Mn(Salen)络合物催化剂和反应温度等反应条件对环己烯环氧化反应规律的影响。结果表明，以相对廉价的绿色氧化剂H2O2代替较昂贵的二乙酸碘苯(PhI(OAc)2)或间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)，在离子液体—CH2Cl2混合溶剂中，Mn(Salen)络合物催化剂具有高活性，且可高选择性获得环氧环己烷产物。如当以邻苯二胺和水杨醛制备的Mn(Salen)络合物为催化剂，在[Bmim][BF4]-CH2Cl2的混合溶剂中，反应体系为中性，反应温度为273K时，环己烯的转化率和环氧环己烷选择性分别高达100％和94％。此外，反应结束后，产物可以由正己烷萃取出来，解决了传统均相催化体系中催化剂与产物不易分离的问题。同时对催化体系的重复使用性进行了考察，发现Mn(salen)催化剂在氧化剂的作用下可能发生分解，从而使得催化体系在重复使用时，导致环己烯的转化率以及环氧环己烷的选择性随重复次数增加而下降。 以固体V2O5为催化剂，我们还研究了室温离子液体中环己烯氧化反应中的产物分布规律。发现在离子液体中环己烯氧化的主要产物为环己烯酮，考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、氧化剂用量等对环己烯氧化反应的影响，结果表明，以双氧水为氧化剂，其用量为环己烯的3倍(体积比)，V2O5用量为环己烯的2％(摩尔比)，在反应温度为313K、反应10h，环己烯的转化率和环己烯酮选择性分别可达88.7％和91.1％。最后对催化体系进行了重复使用性考察，发现含离子液体的催化体系随着使用次数的增加，环己烯的转化率以及环己烯酮的选择性下降。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章离子液体的制备及表征

第三章离子液体中Mn(Salen)催化环己烯环氧化反应

第四章离子液体中V2O5催化环己烯氧化反应初探

第五章结论及展望

参考文献

在校期间发表的论文

致谢

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