聚咪唑鎓离子液的合成及在催化有机反应、自组装形成聚合物反向胶束方面的应用

摘要

离子液在材料合成、分离科学及作为传统有机溶剂的替代品等领域得到了广泛的关注。尽管离子液在一些化学过程比传统有机溶剂更有效、更清洁，但应用于工业过程的例子仍非常少见，其原因主要有以下几点：产物不易分离；催化剂的回收使用效果不佳；作为溶剂，离子液的价格远远高于常见有机溶剂；离子液本身也有一定的毒性，大量离子液的使用会对环境带来危害。离子液经过修饰后形成的功能化离子液，可以显著的改善离子液的物理及化学性质，为离子液的应用提供了更广泛的空间。将离子液负载于聚合物上，能够有效结合离子液与负载化材料的优点。本文研究了功能性聚咪唑绘离子液的合成及其催化氮杂环N-芳基化反应、烯烃加氢反应和Heck反应；考察了聚咪唑鎓离子液形成高分子胶束及其对亲水性客体分子的萃取包结作用，取得了一系列具有重要学术意义的创新性结果。论文的主要内容包括以下几个方面： 1．探索了聚苯乙烯负载的咪唑鎓离子液的合成方法，首次得到了阴离子为L-脯氨酸的负载化功能化咪唑鎓离子液，其咪唑鎓及L-脯氨酸含量可以通过单体比例的改变进行方便地调整。 2．研究了上述负载化功能性离子液-碘化亚铜催化的含氮杂环的N-芳基化反应。该催化体系反应条件较为温和，底物适应性广；特别是对于含活性功能基的底物以及多种卤代杂环芳烃产率高，选择性好；反应后催化剂可以方便回收，至少重复使用9次以上仍然具有一定活性。这是迄今为止最有效的含氮杂环的N-芳基化反应的催化体系之一。 3．负载化功能性咪唑鎓离子液能够有效地稳定钯(Pd<'0>)粒子。在低催化剂用量和温和反应条件下，以水为溶剂或不外加溶剂，实现苯乙烯催化加氢反应(TON： 5000；产率：>99％)；同时，该负载催化剂对Heck反应也具有较高的催化能力。 4．合成了一系列含烷基长链的聚咪唑鎓离子液，首次实现它们在有机溶剂中自组装形成聚合物反向胶束。这些胶束外部具有疏水烷基长链，内部是亲水的极性空腔，对客体分子具有识别、包结、萃取能力，可以高效的将亲水性染料刚果红分子从水相中几乎完全地包结萃取进入有机相。

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声明

第一章功能离子液及聚合物负载离子液的发展和应用

1.引言

2.离子液的物理化学特性

2.1熔点

2.2热稳定性

2.3密度及粘度

2.4离子液的酸碱性

2.5离子液的溶解性

2.6离子液的蒸气压

3.离子液的应用研究

3.1功能离子液(Task-Specific Ionic Liquids，TSILs)的应用

3.2聚合物负载离子液(Po1ymer-Supported Ionic Liquids，PSILs)的应用