堿性離子液體催化酯交換反應(yīng)的研究.pdf

1、堿催化是當(dāng)代化學(xué)的一個重要組成部分，但是，傳統(tǒng)的堿性催化劑大多有毒有害且催化效率比較低。為了保護(hù)人類的身體健康和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，因此開發(fā)一系列綠色、高效的、有潛力的堿性催化劑是非常必要的。作為綠色化學(xué)背景下發(fā)展起來的兼有溶劑和催化劑性質(zhì)的堿性離子液體，由于其具備高催化活性、可重復(fù)使用性、不易揮發(fā)性、不可燃性等優(yōu)點(diǎn)，堿性離子液體在未來展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。碳酸二甲酯是一種“綠色”化學(xué)原料，目前工業(yè)上來源豐富，開發(fā)其下游高附加值化學(xué)品

2、值得期待，將綠色催化劑用于綠色原料的研究中，實(shí)現(xiàn)綠色原料和綠色催化劑的結(jié)合，具有重要的應(yīng)用價值。
　　基于以上分析，本論文合成一系列堿性離子液體，用于碳酸二甲酯的酯交換反應(yīng)過程中，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）采用陰離子交換樹脂法、加鹽法制備了十種烷基咪唑類堿性離子液體，它們分別為[C4mim][(C6H5)COO]，[C4mim][NO3]，[C4mim][HCO3]，[C4mim][BF4]，[C4mim][CH3

3、CHOHCOO]，[[C4mim][N(CN)2]，[C4mim][CH3(CH2)2COO]，[C4mim][CH3COO]，[C4mim][CH3CH2COO]，[C4mim][HCOO]，利用IR、1HNMR圖譜對上述合成十種催化劑進(jìn)行了表征。
　?。?）從上述合成的前八種堿性離子液體用于催化碳酸二甲酯和異辛醇的酯交換反應(yīng)，在相同的實(shí)驗條件下，從中篩選出催化性能最好的催化劑[C4mim][(C6H5)COO]，然后以其為催化

4、劑，考察了各因素對碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率和碳酸二異辛酯選擇性和收率的影響并優(yōu)化了反應(yīng)條件，優(yōu)化的反應(yīng)條件為：溫度130℃，催化劑的用量2％，異辛醇與碳酸二甲酯摩爾比4，時間6 h，在此條件下，碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.97%，碳酸二異辛酯的選擇性和收率達(dá)到86.35%和86.32%，同時提出的堿性離子液體催化酯交換反應(yīng)機(jī)理，較好地闡釋該酯交換反應(yīng)過程。
　?。?）將后四種羧酸型堿性離子液體用于碳酸二甲酯與碳酸二乙酯酯交換合成碳酸甲乙酯過

5、程中，從中篩選出高催化活性的[C4mim][CH3(CH2)2COO]為催化劑，系統(tǒng)地研究了溫度、催化劑用量、反應(yīng)物配比等因素對碳酸二乙酯轉(zhuǎn)化率的影響，并建立擬均相反應(yīng)動力學(xué)模型，估算出相應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)，實(shí)驗值與計算值吻合較好，表明所建立的擬均相反應(yīng)動力學(xué)模型能夠較好的描述[C4mim][CH3(CH2)2COO]催化碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交換交換反應(yīng)的過程。同時還考察了[C4mim][CH3(CH2)2COO]的重復(fù)使用性能，重復(fù)使