长链多磺酸基官能化杂多酸离子液体催化的苯甲醇无溶剂H2O2选择性氧化研究

以十二烷基二甲基叔胺、1, 3-丙烷磺内酯、磷钨酸、硅钨酸为起始原料经季铵化、酸化两步原子经济反应,合成了两种室温下为液相的多磺酸基官能化杂多酸离子液S4ILs 和S3ILs。 目标离子液体的结构经红外光谱、核磁共振波谱得到确认。S4ILs 、S3ILs为均相催化剂、35%（质量分数）H2O2为氧化剂,在无溶剂条件下实现了系列苯甲醇的选择性氧化,当n(离子液体)：n(醇): n (过氧化氢)=0.05:30:45,反应温度70℃,反应时间4h时,S4ILs将苯甲醇氧化为对应的苯甲醛,产率81-100%,S3ILs则将苯甲醇一步氧化为对应的苯甲酸,产率64-94%。离子液体经除水、乙醚洗涤、真空干燥即可循环使用,循环使用5次催化活性保持不变。     

质子酸酸化[emim]BF4离子液体中4,4''''-MDC的合成反应研究

针对液体酸存在的设备腐蚀及回收利用问题,利用质子酸酸化的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]BF4)离子液体(ILs)既作反应溶剂又作催化剂,催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备4,4'-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(4,4'-MDC)反应.考察了反应温度、原料配比、离子液体用量及反应时间等因素对4,4'-MDC合成反应的影响.适宜的反应条件为:70℃、n(MPC) / n(HCHO) = 4/1、wt(ILs) / wt(MPC) = 4/1、1.5 h,此时4,4'-MDC产率为71.7%、选择性为71.9%.借助超声波对反应后的酸化离子液体进行萃取提纯,处理后的酸化离子液体循环使用时其催化活性基本保持不变.     

质子酸酸化[emim]BF_4离子液体中4,4＇-MDC的合成反应研究

针对液体酸存在的设备腐蚀及回收利用问题,利用质子酸酸化的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸（[emim]BF4）离子液体（ILs）既作反应溶剂又作催化剂,催化苯氨基甲酸甲酯（MPC）与甲醛缩合制备4,4’-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯（4,4’-MDC）反应。考察了反应温度、原料配比、离子液体用量及反应时间等因素对4,4’-MDC合成反应的影响。适宜的反应条件为：70℃、n（MPC）/n（HCHO）=4/1、wt（ILs）/wt（MPC）=4/1、1.5h,此时4,4’-MDC产率为71.7%、选择性为71.9%。借助超声波对反应后的酸化离子液体进行萃取提纯,处理后的酸化离子液体循环使用时其催化活性基本保持不变。     

酸性离子液体中苯甲醇催化氧化合成苯甲醛

在没有任何有机溶剂和卤素的条件下，以30%H₂O₂为氧化剂，Na₂WO₄·2H₂O为催化剂，在酸性离子液体[(CH₂)₄SO₃HMIm]TSO中，研究了苯甲醇选择性氧化合成苯甲醛。在n(苯甲醇)∶n（H₂O₂）∶n(离子液体)∶n(Na₂WO₄·2H₂O)=40∶48∶1∶1、90 ℃和3 h条件下，催化效果最好，此时苯甲醇转化率为90.1%，苯甲醛选择性为92.1%。反应结束后，产物和离子液体分层，通过简单的倾倒即可分离产物。分离后的离子液体经真空干燥脱水后重复使用4次，催化活性基本不变。     

多磺酸官能化杂多酸离子杂化体的合成与催化性能研究

以四甲基乙二胺、五甲基二乙烯三胺、1,3-丙烷磺内酯、Keggin型杂多酸磷钨酸、硅钨酸为原料,经季铵化、酸化两步原子经济反应,合成了两种多磺酸基、多杂多酸阴离子官能化杂多酸离子杂化体8S3Si IH和6S2PIH。8S3Si IH、6S2PIH作为非均相催化剂,研究了柠檬酸与正丁醇的Fischer酯化反应,确定了最佳反应条件:n(酸)∶n(醇)∶n(杂化体)=1∶4∶0.001 5,无溶剂回流分水反应4 h,柠檬酸三丁酯产率分别为97.8%和95.7%。杂化体经过滤、乙醚洗涤、真空干燥即可再生循环使用,循环使用5次的催化活性保持不变。     

磺酸型离子液体的合成及其在酯化反应中的催化性能研究

以N-甲基咪唑、2-氯乙醇、对甲苯磺酰氯和苯为原料合成了氯化1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑盐、1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑硫酸氢根盐、1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑对甲苯磺酸盐三种离子液体,并用红外光谱和核磁共振对产物的结构做了表征.以乙腈为探针分子,采用红外光谱对合成的离子液体做了酸性类型的表征.考察了以上三种离子液体在壬二酸和甲醇的酯化反应中的催化性能,室温下n(壬二酸)∶n(甲醇)=1∶2时,反应4 h,壬二酸甲酯的产率可达到90.0%、选择性超过98.0%,且反应结束后产物易于分离.离子液体循环使用5次以上,催化活性没有明显降低.     

无溶剂加成酯化法合成羧酸环己酯的研究

以两种磺酸基官能化季铵盐、Keggin构型杂多酸为构建单元,通过分子自组装合成的具有类核壳结构多磺酸基官能化杂多酸阴离子杂化体8S3SiIH、6S2PIH为非均相催化剂,采用"一锅法"在无溶剂反应条件下,由环烯烃与碳数从1～4的直链脂肪酸经一步直接加成酯化反应合成了系列羧酸环烷酯。确定的最佳反应条件为n(环烯烃)∶n(羧酸)∶n(杂化体)=1∶2. 5∶0. 015,反应温度95～130℃,反应时间4 h,目标产物酯分离产率44%～93%。离子杂化体经过滤、乙醚洗涤、真空干燥即可再生循环使用,循环使用5次后催化活性基本保持不变。     

直链多磺酸基官能化Keggin型杂多酸离子杂化体催化环己酮无溶剂氧化

以五甲基二乙烯三胺、1,4-丁烷磺内酯为起始原料经季铵化反应生成N,N,N',N',N'-五甲基-N,N'-双(4-磺丁基)二乙烯基三铵,其再分别与磷钨酸、硅钨酸经酸化反应,合成了两种直链多磺酸基官能团Keggin型杂多酸离子杂化体HPAILs-1、HPAILs-2。目标杂化体的结构经红外光谱、核磁共振波谱、XRD等得到确认。以HPAILs-1、HPAILs-2为非均相催化剂、35%(质量分数)H2O2为氧化剂,在无溶剂条件下进行环己酮的Baeyer-Villiger氧化反应,结果表明,当n(HPAILs-1或HPAILs-2)∶n(环己酮)∶n(过氧化氢)=0.05∶1∶2.5,反应温度50℃,反应时间3 h时,ε-己内酯产率分别为75%、70%。HPAILs-1、HPAILs-2经过滤、水洗、乙醚洗涤、真空干燥即可循环使用,循环使用5次催化活性仅下降1%~2%。     

硅硫酸催化直链脂肪酸甲酯的合成研究

以价廉、易得的氯磺酸、硅胶为原料,经一步反应合成了基于磺酸基官能团的新型固体酸——硅硫酸(SSA),以其作为催化剂,研究了C2~C16的直链脂肪酸与甲醇的Fischer酯化反应,确定了最佳反应条件:n(酸)∶n(醇)∶n(SSA)=1∶3~4∶0.1,回流分水反应2~5 h。酯产率81.3%~97.2%,SSA经乙醚洗涤、真空干燥即可再生,循环使用5次催化活性仅下降1.5%~5.9%。     

酸性离子液体[HSO3-bpy]CF3SO3催化合成MDC

制备了一系列磺酸吡啶功能化酸性离子液体(ILs),采用Hammett指示剂与紫外联用法测定了其酸强度。考察了各酸性离子液体在苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)反应中的催化活性。结果表明,离子液体的酸强度与其催化活性关联较好;[HSO3-bpy]CF3SO3酸强度最高,催化活性也最好。以[HSO3-bpy]CF3SO3为催化剂兼溶剂,优化了MDC合成反应条件。在反应温度70℃,反应时间60min,MPC与甲醛的摩尔比为12,离子液体与MPC的质量比为4的条件下,MDC产率最高可达91·5%。用水处理反应液,通过减压蒸馏后的离子液体可以循环使用5次以上。