本文關(guān)鍵詞：酸性離子液體合成及催化酯化反應(yīng)應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離子液體具有許多優(yōu)異的特性,被認(rèn)為是理想的綠色反應(yīng)介質(zhì),在化學(xué)合成、分離工程和納米材料制備等領(lǐng)域都有了一定的研究和應(yīng)用。在催化劑領(lǐng)域,離子液體同樣具有許多傳統(tǒng)催化劑所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),將其作為綠色催化劑加以應(yīng)用已得到越來(lái)越多的關(guān)注 本論文以離子液體合成及催化酯化反應(yīng)為研究對(duì)象,首先根據(jù)文獻(xiàn)通過(guò)一步合成法成功制備出三種陰離子為HSO4-的Brcpnsted酸性離子液體：N-甲基吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HSO4)、N-甲基咪唑硫酸氫鹽([Hmim]HSO4)和吡啶硫酸氫鹽([Hpy]HSO4),通過(guò)紅外和核磁等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。直接質(zhì)子化酸性離子液體的制備工藝較為簡(jiǎn)單,合成反應(yīng)條件溫和,離子液體產(chǎn)率和純度均較高。這三種離子液體都具有良好的熱穩(wěn)定性,能與水、甲醇和乙醇等極性溶劑互溶,但幾乎不溶于羧酸酯和醚類等弱極性溶劑。通過(guò)Hammett-UV法比較離子液體酸強(qiáng)度的大小,發(fā)現(xiàn)離子液體的陰離子相同時(shí),其陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)能顯著影響離子液體的Brcpnsted酸性。 以沒(méi)食子酸和正丙醇為原料,以沒(méi)食子酸丙酯合成為研究對(duì)象,研究了三種直接質(zhì)子化酸性離子液體結(jié)構(gòu)和催化活性之間的關(guān)系,從酸性、極性和溶解性等方面給出了可能的解釋。結(jié)果表明：當(dāng)離子液體的陰離子為HSO4-不變時(shí),通過(guò)陽(yáng)離子的改變,催化劑的活性順序是：[Hnmp]HSO4[HPy]HSO4[Hmim]HS04。[Hnmp]HSO4酸性更強(qiáng),催化活性更高。選用催化效果較佳的離子液體[Hnmp]HSO4作為催化劑,進(jìn)一步優(yōu)化沒(méi)食子酸丙酯酯化反應(yīng)工藝條件。該反應(yīng)最佳條件是酸、醇、離子液體的摩爾比為1：5：0.3,95-105℃下反應(yīng)5h,酯產(chǎn)率可達(dá)89.8%。與傳統(tǒng)工藝相比,反應(yīng)時(shí)間短,且無(wú)需有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì),是一種能耗較低、環(huán)境友好、高效安全的合成沒(méi)食子酸丙酯的新方法,符合綠色化學(xué)的發(fā)展方向。功能化離子液體是指離子液體陰陽(yáng)離子本身具有特定的結(jié)構(gòu)或者在陰陽(yáng)離子中引入 一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)而使得離子液體具有某種特殊功能或特性。功能化離子液體可以在有機(jī)反應(yīng)中作為反應(yīng)介質(zhì)或催化劑,可以改變反應(yīng)機(jī)理,使催化劑的活性、穩(wěn)定性更好,選擇性、轉(zhuǎn)化率更高,是當(dāng)前最有發(fā)展前途的離子液體之一�；撬峄δ芑x子液體是目前酸性最強(qiáng)的Brcpnsted酸性離子液體,具有更多的催化活性酸位。為了進(jìn)一步提高酸性離子液體的催化性能,本文對(duì)常見的陽(yáng)離子N-甲基咪唑、毗啶進(jìn)行了烷基側(cè)鏈功能化,采用兩步合成法制備了兩種具有磺酸功能基團(tuán)的功能化酸性離子液體：1.甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑硫酸氫鹽([HSO3-pmim]HSO4)1-(3-磺酸基丙基)吡啶硫酸氫鹽([HSO3-pPy]HSO4),通過(guò)紅外和核磁等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過(guò)Hammett-UV法比較離子液體酸強(qiáng)度的大小,發(fā)現(xiàn)功能化離子液體與濃硫酸的酸性非常接近,具有替代濃硫酸催化酯化反應(yīng)的應(yīng)用前景。 以偏苯三酸三辛酯合成反應(yīng)為研究對(duì)象,考察了含磺酸基團(tuán)的功能化酸性離子液體的催化活性。功能化酸性離子液體具有一定的極性,產(chǎn)物酯能從體系中自動(dòng)分離出來(lái),簡(jiǎn)化了催化劑及產(chǎn)物的分離。分離后的離子液體可直接重復(fù)使用多次,催化活性降低較少,具有較好的穩(wěn)定性。選用催化效果更好的功能化酸性離子液體[HS03-pmim]HS04為催化劑,進(jìn)一步優(yōu)化偏苯三酸三辛酯酯化反應(yīng)工藝條件,得到適宜的工藝優(yōu)化條件：偏苯三酸酐0.05mol,nacid:nalcohol:ncat=1:4:0.15,140～165℃反應(yīng)2h,平均酸轉(zhuǎn)化率達(dá)96.5%。功能化酸性離子液體除了具有高催化活性及穩(wěn)定性外,與產(chǎn)物易于分離及重復(fù)使用性能和一般離子液體相比都有著顯著的優(yōu)勢(shì),必將成為酯化反應(yīng)的新一代優(yōu)良催化劑。
【關(guān)鍵詞】：酸性離子液體 質(zhì)子化 功能化 酯化 沒(méi)食子酸丙酯 偏苯三酸三辛酯
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ426
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-26
• 1.1 離子液體研究背景11-19
• 1.1.1 離子液體的定義11
• 1.1.2 離子液體的發(fā)展史11-13
• 1.1.3 離子液體的種類13-14
• 1.1.4 離子液體的特點(diǎn)14
• 1.1.5 離子液體的制備方法14-17
• 1.1.6 離子液體的功能化17-19
• 1.1.7 離子液體在催化科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用19
• 1.2 酯化反應(yīng)研究背景19-22
• 1.2.1 酯化反應(yīng)的催化技術(shù)20
• 1.2.2 酯化反應(yīng)催化劑研究進(jìn)展20-21
• 1.2.3 離子液體在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用21-22
• 1.3 沒(méi)食子酸丙酯抗氧化劑研究背景22-23
• 1.4 偏苯三酸三辛酯增塑劑研究背景23-24
• 1.5 課題研究的目的與意義24-26
• 第二章 質(zhì)子化酸性離子液體的合成及表征26-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器26
• 2.3 分析方法26-29
• 2.3.1 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)27-28
• 2.3.2 核磁共振(NMR)28
• 2.3.3 熱穩(wěn)定性測(cè)定28-29
• 2.3.4 酸強(qiáng)度測(cè)定(Hammett-UV法)29
• 2.4 實(shí)驗(yàn)步驟29-30
• 2.4.1 原料預(yù)處理29
• 2.4.2 質(zhì)子化酸性離子液體的制備29-30
• 2.5 質(zhì)子化酸性離子液體的結(jié)構(gòu)和性能表征30-33
• 2.5.1 質(zhì)子化酸性離子液體的結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)30
• 2.5.2 質(zhì)子化酸性離子液體的熱穩(wěn)定性30-31
• 2.5.3 質(zhì)子化酸性離子液體的溶解性31-32
• 2.5.4 質(zhì)子化酸性離子液體的酸強(qiáng)度分析(Hammett-UV法)32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 質(zhì)子化酸性離子液體催化合成沒(méi)食子酸丙酯的研究34-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)試劑34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 3.3 沒(méi)食子酸丙酯(PG)的合成35
• 3.4 產(chǎn)品分析方法35-37
• 3.4.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析35
• 3.4.2 產(chǎn)品純度分析35-37
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-42
• 3.5.1 不同催化劑對(duì)酯化反應(yīng)的影響37-38
• 3.5.2 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響38
• 3.5.3 帶水劑的選擇38-39
• 3.5.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響39
• 3.5.5 反應(yīng)物摩爾比對(duì)收率的影響39-40
• 3.5.6 離子液體用量對(duì)收率的影響40-41
• 3.5.7 優(yōu)化工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)41
• 3.5.8 催化劑的重復(fù)使用性能41-42
• 3.5.9 離子液體催化酯化反應(yīng)機(jī)理探討42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 功能化酸性離子液體的合成及表征43-48
• 4.1 實(shí)驗(yàn)試劑43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)儀器43
• 4.3 分析方法43
• 4.4 實(shí)驗(yàn)步驟43-44
• 4.4.1 原料預(yù)處理43-44
• 4.4.2 功能化酸性離子液體的制備44
• 4.5 功能化酸性離子液體的結(jié)構(gòu)和性能表征44-47
• 4.5.1 功能化酸性離子液體的結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)44-45
• 4.5.2 功能化酸性離子液體的熱穩(wěn)定性45
• 4.5.3 功能化酸性功能化離子液體的溶解性45-46
• 4.5.4 功能化酸性離子液體的酸強(qiáng)度分析(Hammett-UV法)46-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第五章 功能化離子液體催化合成偏苯三酸三辛酯的研究48-58
• 5.1 實(shí)驗(yàn)試劑48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器48-49
• 5.3 偏苯三酸三辛酯的合成49
• 5.4 產(chǎn)品分析方法49-51
• 5.4.1 反應(yīng)體系酸值的測(cè)定49-50
• 5.4.2 產(chǎn)品純度的測(cè)定50
• 5.4.3 產(chǎn)品色度的測(cè)定50-51
• 5.4.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測(cè)定51
• 5.5 偏苯三酸三辛酯(TOTM)工藝條件優(yōu)化51-56
• 5.5.1 不同催化劑對(duì)酯化反應(yīng)的影響51-52
• 5.5.2 酐醇比對(duì)酯化反應(yīng)的影響52-53
• 5.5.3 反應(yīng)溫度對(duì)酯化反應(yīng)的影響53
• 5.5.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化反應(yīng)的影響53-54
• 5.5.5 離子液體用量對(duì)酯化反應(yīng)的影響54-55
• 5.5.6 優(yōu)化工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)55
• 5.5.7 催化劑的重復(fù)使用性能55-56
• 5.5.8 產(chǎn)物TOTM的分析測(cè)定56
• 5.6 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 附錄66-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間所發(fā)表論文及申請(qǐng)專利75-76

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  本文關(guān)鍵詞：酸性離子液體合成及催化酯化反應(yīng)應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：396272