本文關(guān)鍵詞：多功能化離子液體的制備及催化合成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)研究

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【摘要】：二氧化碳是一種重要的C1資源,近年來(lái)二氧化碳資源化轉(zhuǎn)化制備高附加值的精細(xì)有機(jī)化學(xué)品已經(jīng)成為熱點(diǎn)課題之一。以二氧化碳與環(huán)氧化合物為原料合成五元環(huán)狀碳酸酯是二氧化碳資源化利用的有效途徑。目前應(yīng)用于該反應(yīng)的眾多催化劑體系中,離子液體因其特殊的理化性質(zhì)被認(rèn)為是該反應(yīng)最有效的催化劑之一。合成了含有雙官能團(tuán)的雙功能化離子液體,對(duì)其結(jié)構(gòu)及酸性進(jìn)行了表征,研究了該類離子液體在二氧化碳與環(huán)氧化合物環(huán)加成反應(yīng)中的催化性能。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)以HOOCPImIEOH為催化劑時(shí),在110℃、1.0 MPa的條件下反應(yīng)2.0 h時(shí)碳酸丙烯酯的收率可達(dá)到96.5%。在最優(yōu)反應(yīng)條件下,HOOCPImIEOH能夠高效的催化二氧化碳與多種環(huán)氧底物反應(yīng),并且催化劑重復(fù)使用10次后活性幾乎不變。合成了具有不同Lewis酸、堿的金屬官能化離子液體,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征并考察了其在合成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)中的催化性能。當(dāng)以Lewis酸堿比為1:4的(MimBreimBr-COO)2Zn為催化劑時(shí),在110℃、1.5 MPa的條件下反應(yīng)2.0 h時(shí)碳酸丙烯酯的收率達(dá)到了96.1%,轉(zhuǎn)化頻率為1442 h-1。催化劑在重復(fù)使用15次時(shí)活性沒(méi)有下降,對(duì)不同環(huán)氧底物的反應(yīng)也表現(xiàn)出很好的普遍適用性能。制備與表征了多層固載型羧酸功能化離子液體,并研究了它們?cè)诤铣森h(huán)狀碳酸酯反應(yīng)中的催化性能。相對(duì)于單層固載的離子液體催化劑,多層固載的離子液體表現(xiàn)出了更高的催化活性。在最優(yōu)的反應(yīng)工藝條件下,離子液體用量為0.9 mol%時(shí),碳酸丙烯酯的收率可以達(dá)到94.4%,同時(shí)該催化劑也表現(xiàn)出良好的普適性以及穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：多功能離子液體 金屬官能化離子液體 多層固載離子液體 環(huán)狀碳酸酯 二氧化碳
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ23;O645.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 文獻(xiàn)綜述12-26
• 1.2.1 傳統(tǒng)型離子液體催化劑12-15
• 1.2.2 雙功能化離子液體催化劑15-21
• 1.2.3 固載化離子液體催化劑21-26
• 1.3 文獻(xiàn)總結(jié)及課題設(shè)計(jì)思路26-29
• 1.3.1 文獻(xiàn)總結(jié)26-27
• 1.3.2 本課題來(lái)源27
• 1.3.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容27
• 1.3.4 課題研究創(chuàng)新之處27-29
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分29-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器29-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2 離子液體的制備30-36
• 2.2.1 羥基羧酸雙功能化離子液體的制備30-33
• 2.2.2 金屬官能化離子液體催化劑的制備33-35
• 2.2.3 固載型雙陽(yáng)離子羧酸功能化離子液體的制備35-36
• 2.3 離子液體的表征方法36-37
• 2.3.1 傅里葉變換紅外光譜分析36
• 2.3.2 核磁共振分析36-37
• 2.3.3 元素分析37
• 2.3.4 掃描電鏡37
• 2.3.5 紫外可見(jiàn)光譜分析及Hammett酸函數(shù)的測(cè)定37
• 2.4 二氧化碳與環(huán)氧化物的偶聯(lián)反應(yīng)37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 雙功能化離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯研究39-54
• 3.1 雙功能化離子液體的結(jié)構(gòu)及表征39-43
• 3.1.1 FT-IR紅外光譜分析39-40
• 3.1.2 核磁共振表征40-42
• 3.1.3 紫外可見(jiàn)光譜分析及Hammett酸函數(shù)的測(cè)定42-43
• 3.2 雙功能化離子液體結(jié)構(gòu)對(duì)催化活性的影響43-45
• 3.3 以HOOCPIm IEOH為催化劑時(shí)反應(yīng)工藝條件的優(yōu)化45-50
• 3.3.1 反應(yīng)催化劑用量的優(yōu)化46-47
• 3.3.2 反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化47-48
• 3.3.3 反應(yīng)溫度的優(yōu)化48-49
• 3.3.4 反應(yīng)壓力的優(yōu)化49-50
• 3.4 HOOCPIm IEOH離子液體催化不同環(huán)氧底物環(huán)加成反應(yīng)50-51
• 3.5 離子液體的循環(huán)使用性能51-52
• 3.6 反應(yīng)機(jī)理52-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第4章 金屬官能化離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯研究54-69
• 4.1 金屬官能化離子液體的結(jié)構(gòu)及表征54-58
• 4.1.1 FT-IR紅外光譜分析54-55
• 4.1.2 核磁表征55-58
• 4.2 離子液體結(jié)構(gòu)對(duì)催化活性的影響58-60
• 4.3 反應(yīng)工藝條件對(duì)離子液體催化活性的影響60-64
• 4.3.1 反應(yīng)催化劑用量的影響60-61
• 4.3.2 反應(yīng)溫度的影響61-62
• 4.3.3 反應(yīng)壓力的優(yōu)化62-63
• 4.3.4 反應(yīng)時(shí)間的影響63-64
• 4.4 (Mim Breim Br-COO)_2Zn催化不同環(huán)氧底物合成環(huán)狀碳酸酯64-66
• 4.5 (Mim Breim Br-COO)_2Zn離子液體的穩(wěn)定性能考察66-67
• 4.6 反應(yīng)機(jī)理67-68
• 4.7 本章小結(jié)68-69
• 第5章 多層固載型羧酸功能化離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯研究69-83
• 5.1 多層固載型離子液體的結(jié)構(gòu)表征及負(fù)載量測(cè)定70-73
• 5.1.1 多層固載型離子液體的結(jié)構(gòu)表征70-71
• 5.1.2 多層固載型離子液體的NMR表征71
• 5.1.3 多層固載型離子液體的SEM表征71-72
• 5.1.4 多層固載型離子液體固載量測(cè)定72-73
• 5.2 多層固載型離子液體的結(jié)構(gòu)對(duì)其催化性能的影響73-74
• 5.3 反應(yīng)工藝條件對(duì)多層固載型離子液體催化性能的影響74-78
• 5.3.1 催化劑用量的優(yōu)化74-75
• 5.3.2 反應(yīng)溫度的優(yōu)化75-76
• 5.3.3 反應(yīng)壓力的優(yōu)化76-77
• 5.3.4 反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化77-78
• 5.4 多層固載型離子液體催化不同環(huán)氧底物合成環(huán)狀碳酸酯78-79
• 5.5 多層固載型離子液體重復(fù)使用性能研究79-80
• 5.6 多層固載型離子液體催化合成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)機(jī)理研究80-81
• 5.7 小結(jié)81-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-93
• 附錄93-105
• 致謝105-107
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文107

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