堿性離子液體催化醚化反應(yīng)合成丙二醇醚.pdf

1、離子液體作為一種新興的綠色介質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，性質(zhì)多樣性等優(yōu)良性質(zhì)，使離子液體迅速成為了具有應(yīng)用潛質(zhì)的液體材料。離子液體目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于有機合成，氣體分離，催化反應(yīng)和電化學(xué)領(lǐng)域。而在催化領(lǐng)域中，離子液體的開發(fā)和離子液體催化機理的研究始終是離子液體的研究方向。在環(huán)氧丙烷與醇類反應(yīng)制備丙二醇醚的過程中，離子液體表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。為了探究離子液體催化機理以及物性對反應(yīng)的影響，本論文展開了對離子液體催化合成丙二醇醚反應(yīng)過程的研究。主要研

2、究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　?。?）開發(fā)了用于制備丙二醇醚的堿性離子液體催化體系。結(jié)果表明，在同等條件下，醋酸類離子液體表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化活性，比傳統(tǒng)的NaOH催化劑在轉(zhuǎn)化率高18％的情況下，選擇性依然可以保持90%。研究了離子液體堿性與氫鍵能力對合成丙二醇醚的影響。研究發(fā)現(xiàn)：離子液體的堿強度和氫鍵給體能力是影響反應(yīng)活性的關(guān)鍵因素。隨著堿強度的提升，以及氫鍵給體能力的提高，離子液體的催化醚化反應(yīng)的效率會顯著的提高，同等條件下收率可高達5

3、8%。而氫鍵受體能力的親核能力比堿性相對較弱，使氫鍵受體能力與反應(yīng)活性并沒有直接的關(guān)系。由于離子液體作為催化劑，用量相對較少，其可極化能力在反應(yīng)中也無法得到體現(xiàn)，使其關(guān)聯(lián)性較差。
　?。?）通過質(zhì)譜以及元素示蹤的手段研究了甲基碳酸根離子液體的催化機理。結(jié)果表明：合成的甲基碳酸根離子液體催化效果明顯高于相應(yīng)的醋酸類離子液體以及NaOH，收率分別高出10%和20%左右。進一步的元素示蹤實驗結(jié)果驗證了甲基碳酸根離子液體的催化機理并不同于

4、傳統(tǒng)催化機理。通過實驗，發(fā)現(xiàn)甲基碳酸根離子液體催化反應(yīng)會與底物發(fā)生酯交換反應(yīng)，脫出烷氧根后又從醇中得到烷氧根，催化劑本身結(jié)構(gòu)并不發(fā)生變化，但其本身的烷氧基團會參與反應(yīng)，從而調(diào)變了反應(yīng)活化能，對反應(yīng)實現(xiàn)變速催化。研究了甲基碳酸根離子液體的重復(fù)使用性能。在循環(huán)10次反應(yīng)后，離子液體仍然能夠保持高活性的狀態(tài)：轉(zhuǎn)化率保持在98%以上，選擇性保持在90%左右。
　?。?）研究了甲基碳酸根離子液體與NaOH催化劑催化環(huán)氧丙烷與甲醇醚化反應(yīng)的催