新型高效Br?nsted酸性离子液体催化剂体系催化烯烃齐聚反应（英文）

烯烃齐聚是重要的化工反应之一,是指低碳烯烃在催化剂存在下发生聚合反应,生成一个或多个单体重复相连的化合物过程.烯烃齐聚反应是一种碳链增长过程,是生成线性α-烯烃的重要过程.齐聚反应主要生成单体的二聚、三聚、四聚或五聚物等低聚体,发生反应的单体主要是低碳烯烃如乙烯、丙烯、正丁烯和异丁烯等.烯烃齐聚产物应用十分广泛,可以用于合成环境友好的液体燃料、长链烷烃润滑油、表面活性剂、增塑剂、汽油柴油添加剂等重要化工产品,同时齐聚产物本身亦是重要的化工中间体和化学试剂.烯烃齐聚反应研究的重点内容是开发新颖高效的催化剂,以满足不同需要,而应用Br?nsted酸性功能化离子液体作为催化剂用于齐聚反应的报道较少.本文考察了新型高效催化剂体系(Br?nsted酸性离子液体作为主催化剂,三辛基甲基氯化铵作为助剂)对烯烃齐聚反应的催化性能.合成的Br?nsted酸性离子液体通过红外光谱、紫外可见光谱、~1H核磁共振和~(13)C核磁共振等进行系列表征,并进一步分析其结构与酸度的关系.结果表明,在相同的反应条件下,Br?nsted酸性离子液体[HIMBs]HSO_4对烯烃齐聚反应具有最好的催化活性.本文考察了不同离子液体、离子液体用量、不同助剂、助剂用量、反应时间、反应压力、反应温度和不同溶剂等因素对反应的影响,得到了最佳反应条件:催化剂体系为[HIMBs]HSO_4与三辛基甲基氯化铵,[HIMBs]HSO4/异丁烯摩尔比为25%,[HIMBs]HSO_4/助剂(三辛基甲基氯化铵)摩尔比为20:1,140 ℃,8 h,反应起始压力为2.0 MPa,无添加溶剂(离子液体本身作催化剂和溶剂).在最佳反应条件下对反应物进行了拓展,并研究了催化剂体系的循环使用情况.在最佳反应条件下,异丁烯齐聚反应中反应物转化率为83.21%,三聚物选择性高达35.80%,二聚物选择性为52.02%,四聚物选择性为3.14%.结果表明,本文提出的催化剂体系对烯烃齐聚反应具有较好的催化性能.同时,催化剂体系可以通过静置分层与产物分离,并进行循环使用.根据以往的报道和反应产物分布,推测了烯烃齐聚反应机理.烯烃齐聚反应为酸催化反应,生成碳正离子中间体进行碳链增长,生成齐聚产物.     

Br(o)nsted酸性离子液体催化3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物的合成

以Br(o)nsted酸性离子液体3-甲基咪唑丙烷磺酸-三氟乙酸作为催化剂,无溶剂条件下由芳香醛、乙酰乙酸乙酯和尿素合成了系列3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物.沸水浴中反应30～40 min,产物产率在81％～94％之间.该方法具有反应时间短、收率高、催化剂可回收重复使用等优点.产物结构经1H NMR,IR确证.     

Bronsted酸性离子液体催化酯化反应研究

合成了以2-吡咯烷酮和N-甲基咪唑为阳离子([Hnhp] [Hmim] ),HSO4-,H2PO4-和BF4-为阴离子的一系列Br(o)Pnsted酸性离子液体.考察了这些离子液体的热稳定性和酸性.以乙酸和异戊醇酯化合成乙酸异戊酯的反应考察了不同离子液体分别在不分水与分水条件下的催化效果,结果表明.不分水时,当醇/酸/[Hnhp]HSO4物质的量比为1.2∶1∶0.2,100℃下回流反应2 h,酯收率可达93.6%,反应结束后[Hnhp]HSO4体系可以顺利分相,[Hnhp]BF4则不能;分水时,[Hnhp]BF4可与酯自动分相,当醇/酸/[Hnhp]BF4物质的量比为1.2∶1∶0.01,120℃下回流反应1.5 h时,酯收率可达96.8%,比相同条件下[Hnhp]HSO4的略高.这两种体系中的离子液体均具有良好的重复使用性能.实验中还探讨了不同离子液体的酸性和催化酯化反应后与酯产物的分相效果对其催化活性的影响,结果表明,离子液体的酸性和与酯的不可混溶性对其在不同体系中酯化反应的催化活性有不同程度的影响.此外,在上述不分水酯化条件(醇∶酸∶催化剂物质的量比均为1.2∶1∶0.2,100℃油浴)下回流浸渍6 h比较离子液体[Hnhp]HSO4/BF4,[Hmim]HSO4/BF4和硫酸对奥氏体316不锈钢的腐蚀性,测得离子液体腐蚀率比硫酸低;除了[Hnhp]BF4,离子液体[Hnhp]HSO4,[Hmim]HSO4和[Hmim]BF4的腐蚀性呈现随酸性递减而下降的趋势.所测离子液体中[Hnhp]BF4腐蚀性最高.[Hnhp]BF4和硫酸中试样的腐蚀率分别为20.1和41.8g/(m2·h).     

吡咯烷酮酸性离子液体的合成及其对酯化反应的催化活性

合成并表征了 2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnhp]HSO4)、 1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、 1-甲基咪唑硫酸氢盐([Hmim]HSO4)、 1-(3-磺酸基)-丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([C3SO3Hmim]HSO4)和1-(3-磺酸基)-丙基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([C3SO3Hnhp]HSO4)等以HSO-4为阴离子的质子酸离子液体,并以乙酸和正丁醇的酯化反应考察了这些离子液体的催化活性.结果表明,当n(n-BuOH):n(MeCO2H):n([C3SO3Hnhp]HSO4)=1.2:1:0.005,反应温度为120 ℃和反应时间为 1 h 时,酯收率可达99%以上;反应结束后离子液体与酯产物可分成两相,而且该离子液体重复使用8次,催化活性没有明显下降.探讨了阳离子结构及Brnsted酸性对催化活性的影响,考察了离子液体与酯化反应相关组分的互溶性.结果表明,离子液体的分相性能对催化效果有较大的影响,离子液体的催化活性与其酸性、溶解性密切相关.     

Brφnsted酸性离子液体[HSO_3-bpy][HSO_4]催化合成β-吲哚酮

以Brφnsted酸性离子液体[HSO3-bpy][HSO4]为催化剂,将吲哚或取代吲哚与α,β-不饱和酮在乙腈中于80℃下反应3 h,以92%～98%的产率制备了一系列的β-吲哚酮.该方法简便易行且产率高.催化剂离子液体对环境友好,并可循环使用.     

BrΦnsted酸性离子液体掺杂聚苯胺的无溶剂制备及其表征

首先合成了两种带—SO3H官能团的Brφnsted酸离子液体([MIMPS][HSO4]和[PYPS][HSO4]),然后分别以这两种带—SO3H官能团的Brφnsted酸性离子液体做为掺杂剂,在无溶剂条件下通过机械化学聚合反应制备了掺杂导电态聚苯胺.由于带—SO3H官能团的Brφnsted酸性离子液体中H+可以单独以离子形式存在,因此可形成质子化导电态的翠绿亚胺盐,并以红外光谱、紫外可见-近红外、X-射线衍射、循环伏安和四探针技术等测试方法对聚苯胺进行了结构和性能表征.PANI-[MIMPS][HSO4]的结晶性、电导率和电化学活性要优于PANI-[PYPS][HSO4].     

Br(o)nsted酸性离子液体催化异丁醛和叔丁醇缩合反应

考察了Br(o)nsted酸性离子液体同时作为溶剂和催化剂催化异丁醛和叔丁醇缩合制备 2,5-二甲基-2,4-己二烯的反应性能.结果表明,Br(o)nsted酸性离子液体具有良好的催化性能,反应后反应产物与离子液体自动分层易分离,离子液体经过真空干燥处理后可以作为溶剂和催化剂循环使用.调变离子液体中的阳离子或阴离子的结构对催化性能有较大的影响.     

2-取代-4(3H)-喹唑啉酮在Br(o)nsted酸性功能化离子液体中的微波合成

以N-甲基咪唑、吡啶为起始原料,合成了二种新型Br(o)nsted酸性功能化离子液体:1-(4-磺酸基)苄基-3-甲基咪唑硫酸氢根盐(3a),N-(4-磺酸基)苄基吡啶硫酸氢根盐(3b),以其作为反应介质与催化剂,研究了2-取代-4(3H)-喹唑啉酮的三组分、一锅法微波合成.结果表明,当n(2-氨基苯甲酸):n(酰氯):n(乙酸铵):n(3a或3b)=1:1.2:1.5:0.1时,反应6 min即可完成,产率81%～95%.离子液体经减压蒸馏、真空干燥可重复使用3次,催化活性基本保持不变.     

新型BrΦnsted-Lewis酸性离子液体的合成及其在松香二聚反应中的应用(英文)

合成、表征了新型 Brφnsted-Lewis 酸性离子液体 1-（3-磺酸）-丙基-3-甲基咪唑氯锌酸盐 （[HO3S-（CH2）3-mim]Cl-ZnCl2）, 并将其用于催化松香二聚反应. 结果表明, [HO3S-（CH2）3-mim]Cl-ZnCl2 （ZnCl2摩尔分数x 〉 0.5）为 Brφnsted 和 Lewis 双酸性, 且以 [HO3S-（CH2）3-mim]Cl-ZnCl2 （x = 0.64） 的催化性能较佳. 在松香 5.0 g, 甲苯15 g, 离子液体质量分数 5%, 反应温度 110℃ 和反应时间 4 h 的较佳实验条件下, 所得产物聚合松香的软化点为 118 ℃. 此外, 该催化剂的使用有利于产物的分离且分离的离子液体催化剂具有良好的重复使用性能.     

Beta分子筛中Al的分布和Brφnsted酸的酸性强度

基于量子化学中的密度泛函理论(DFT),研究了Beta分子筛中骨架Al在9个不同T位的分布和Br(o)nsted酸的分布及其强度.计算采用8T簇模型和B3LYP/6-31G(d,p)方法,得到了不同T位的Al/Si替代能、(Al,H)/Si替代能和质子亲和势,以及碱性探针分子NH3在Beta分子筛酸性位的吸附能.结果表明,骨架Al和Br(o)nsted酸优生位于Beta分子筛的T5和T6位;其中酸性最强的位置是Al5-O14-Si9,最弱的位置是Al7-O3-Si1.     

Br(o)nsted酸性离子液体在醛醇缩合反应中的应用

合成了一系列Br(o)nsted酸性离子液体并将其应用在醛醇缩合反应中.醛醇缩合产物由于极好的溶剂性质等被广泛用作溶剂和试剂.离子液体[BSmim][OTf]在甲醛和乙二醇缩合生成1,3-二氧五环的反应中表现出了极好的催化活性,甲醛转化率和主产物1,3-二氧五环选择性分别可以达到96.1％和92.4％.对影响离子液体催化性能的因素进行了探索,并对催化反应中的离子液体的用量、反应温度、反应时间以及反应物料比进行了考察.通过Hammett酸度函数法测定了所用到离子液体的酸性,结果表明离子液体酸性与其在缩合反应中的催化活性顺序完全一致,酸性越强催化性能越好.结合实验给出了离子液体[BSmim][OTf]催化甲醛和乙二醇缩合反应的可能的反应机理.该催化剂体系具有良好的催化性能,反应可以在较温和的条件下进行,实现了高活性和高选择性的目标,产物易分离,催化剂重复使用7次,其催化活性基本不变.并将该Br(o)nsted酸性离子液体进一步应用到其他醛(酮)醇缩合反应中.     

Brnsted酸性离子液体催化3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物的合成

以Brnsted酸性离子液体3-甲基咪唑丙烷磺酸-三氟乙酸作为催化剂,无溶剂条件下由芳香醛、乙酰乙酸乙酯和尿素合成了系列3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物.沸水浴中反应30～40 min,产物产率在81%～94%之间.该方法具有反应时间短、收率高、催化剂可回收重复使用等优点.产物结构经1H NMR,IR确证.     

水分子在HZSM-5沸石原子簇上吸附的密度泛函研究

运用基于广义梯度密度泛函理论的BLYP方法研究了水分子在HZSM-5沸石原子簇不同孔道中的吸附前后的结构.结果表明水分子与HZSM-5沸石原子簇相互作用时,电子由水分子向沸石骨架转移.一个水分子吸附于HZSM-5的直孔道、扭曲孔道和交叉孔道Br(o)nsted酸位上时,均形成较稳定的中性络合物的结构,但是在不同沸石孑L道的吸附热不一样,大小顺序分别为交叉孔道＞直孔道＞扭曲孔道.当有两个水分子被吸附时,不同沸石孔道Br(o)nsted酸位上中性络合物的结构与离子性络合物的结构均有存在.     

Br?nsted酸性离子液体催化缩醛化反应合成聚甲氧基二烷基醚

聚甲氧基二烷基醚(RO(CH2O)nR)具有高的十六烷值(CN)和含氧量,能显著改善柴油的燃烧特性,有效提高热效率,大幅减少碳烟和NOx排放,被认为是一种优良的环保型燃油组分.随着–R基碳链的增长,CN值、热值和闪点逐渐增大,密度和冷凝点逐渐降低.同时,该类化合物具有优异的溶解及渗透性能,能与许多有机溶剂互溶,低毒,可以用作溶剂或颜料分散剂.近年来,聚甲氧基二甲基醚(CH3O(CH2O)nCH3,PODEn,DMMn)的制备及应用研究受到广泛关注,而对封端基团(–R)碳数大于1的多醚类化合物的研究鲜有文献报道.本文以Br?nsted酸性离子液体为催化剂,对甲醛和二乙氧基甲烷或脂肪醇(碳数 ≥2)缩醛化反应制备聚甲氧基二烷基醚的反应性能进行了研究,考察了离子液体结构和酸性对其催化性能的影响.结果表明,–SO3H功能化的离子液体[MIMBs]HSO4在催化三聚甲醛与二乙氧基甲烷的缩醛化反应中表现出最好的催化活性.考察了催化剂用量、原料配比、反应温度、反应压力和反应时间等因素对反应性能的影响,并得到了最佳反应条件,在n([MIMBs]HSO4):n(DEM1):n(HCHO)=1:80:80,140°C下反应4 h,甲醛转化率达到了92.6%,DEM2–8选择性为95.1%.考察了不同甲醛源(三聚甲醛和多聚甲醛)与提供封端基团化合物(二乙氧基甲烷、乙醇、丙醇和丁醇)的缩醛化反应.结果发现,在反应过程中不生成水或不引入水的条件下,具有更高的反应转化率和产物选择性.分别采用静置分层和萃取实现了催化剂的分离与重复使用.推测反应机理认为,三聚甲醛首先在氢键作用下分解生成甲醛单体,甲醛和二乙氧基甲烷通过碳正离子反应机理实现了DEMn的链增长.     

Lewis-Br(o)insted复合碱性离子液体的合成及其在催化Knoevenagel缩合反应中溶剂效应的研究

合成了同时含有Lewis碱和Br(o)nsted碱的复合碱性离子液体,研究了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,它们对醛/酮与氰乙酸乙酯的缩合具有很好的催化活性.芳香醛的反应收率可达85%～99%.考察了它们催化Knoevenagel缩合反应的溶剂效应,发现质子溶剂可以促进缩合反应,这一促进作用可能是由于质子溶剂通过氢键活化反应底物的羰基而降低了反应能垒所造成的.该离子液体可以循环使用3次,反应活性没有下降.     

Brnsted酸性离子液体催化异丁醛和叔丁醇缩合反应

考察了Brnsted酸性离子液体同时作为溶剂和催化剂催化异丁醛和叔丁醇缩合制备2,5-二甲基-2,4-己二烯的反应性能.结果表明,Brnsted酸性离子液体具有良好的催化性能,反应后反应产物与离子液体自动分层易分离,离子液体经过真空干燥处理后可以作为溶剂和催化剂循环使用.调变离子液体中的阳离子或阴离子的结构对催化性能有较大的影响.     

BrФnsted酸性离子液体在醛醇缩合反应中的应用（英文）

合成了一系列Brnsted酸性离子液体并将其应用在醛醇缩合反应中.醛醇缩合产物由于极好的溶剂性质等被广泛用作溶剂和试剂.离子液体[BSmim][OTf]在甲醛和乙二醇缩合生成1,3-二氧五环的反应中表现出了极好的催化活性,甲醛转化率和主产物1,3-二氧五环选择性分别可以达到96.1%和92.4%.对影响离子液体催化性能的因素进行了探索,并对催化反应中的离子液体的用量、反应温度、反应时间以及反应物料比进行了考察.通过Hammett酸度函数法测定了所用到离子液体的酸性,结果表明离子液体酸性与其在缩合反应中的催化活性顺序完全一致,酸性越强催化性能越好.结合实验给出了离子液体[BSmim][OTf]催化甲醛和乙二醇缩合反应的可能的反应机理.该催化剂体系具有良好的催化性能,反应可以在较温和的条件下进行,实现了高活性和高选择性的目标,产物易分离,催化剂重复使用7次,其催化活性基本不变.并将该Brnsted酸性离子液体进一步应用到其他醛(酮)醇缩合反应中.     

BrΦnsted酸性离子液体[HSO3-bpy][HSO4]催化合成β-吲哚酮

以BrΦnsted酸性离子液体[HSO3-bpy][HSO4]为催化剂, 将吲哚或取代吲哚与α,β-不饱和酮在乙腈中于80 ℃下反应3 h, 以92%～98%的产率制备了一系列的β-吲哚酮. 该方法简便易行且产率高. 催化剂离子液体对环境友好, 并可循环使用.     

Brφnsted酸性离子液体催化合成长链脂肪酸甲酯

本文合成了以1-丁基-3-甲基咪唑为阳离子,HSO4-、H2PO4-和BF4-为阴离子的Brφnsted酸性离子液体,并以长链脂肪酸与甲醇的酯化反应考察了这些Brφnsted酸性离子液体的催化性能。实验结果表明,1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢根鎓盐([bmim][HSO4])离子液体具有很高的催化活性,当n(醇)∶n(酸)∶n(离子液体)=6∶1∶0.25,反应温度为70℃,不分水酯化反应2h,长链脂肪酸甲酯的产率可达到93.4%以上,选择性达到100%;且产物酯与离子液体分离容易;离子液体经干燥处理后可以循环使用5次以上,催化活性没有明显降低。     

3-取代-4(3H)-喹唑啉酮在酸性离子液体中的一锅法、微波辅助合成

研究以二种基于磺酸基官能团的Brфnsted酸性功能化离子液体:1-(4-磺酸基)苄基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(a),N-(4-磺酸基)苄基吡啶硫酸氢根盐(b)作为反应介质与催化剂,2-氨基苯甲酸、原甲酸酯或甲酸、芳香胺或脂肪胺三组分为原料,在微波辐射下实现了3-取代-4(3H)-喹唑啉酮的一锅法快速合成.离子液体加入量10 mo1%,反应时间4～6min,目标化合物产率74%～94%.离子液体可循环使用3次,催化活性基本保持不变.此合成方法通用性强,3-位可引入芳基或烷基取代基,取代基电性效应小,拉电子取代基底物也可顺利反应.另外,反应可直接以85%甲酸作为C-2引入单元,目标化合物产率72%～91%.