功能化离子液体催化合成丁二酸二乙酯

采用两步法合成了4种不同阳离子的功能化离子液体:1-甲基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Hmim]HSO_4)、1-乙基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Emim]HSO_4)、1-丙基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3-Pmim]HSO_4)、1-丁基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Bmim]HSO_4)。通过FTIR、1H NMR和TG分析了离子液体的结构和热稳定性。并将其应用于催化丁二酸酐和乙醇的酯化反应中,考察了4种离子液体的催化活性。结果表明,离子液体[C_3SO_3Bmim]HSO_4的催化效果较好,在n(丁二酸酐)∶n(乙醇)=1∶2.5,催化剂用量9%,环己烷用量35%,反应温度90℃的条件下反应5 h后,丁二酸二乙酯的收率可达92.28%,且离子液体催化剂循环使用8次后,仍具有较高的催化活性。与传统工艺相比,离子液体催化剂具有用量少、反应条件温和、无副反应、收率高和可循环使用等优点,具有替代传统浓硫酸催化醇酸酯化反应的潜力。     

功能化离子液体催化合成丁二酸二乙酯

采用两步法合成了4种不同阳离子的功能化离子液体:1-甲基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Hmim]HSO_4)、1-乙基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Emim]HSO_4)、1-丙基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3-Pmim]HSO_4)、1-丁基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐([C_3SO_3Bmim]HSO_4)。通过FTIR、1H NMR和TG分析了离子液体的结构和热稳定性。并将其应用于催化丁二酸酐和乙醇的酯化反应中,考察了4种离子液体的催化活性。结果表明,离子液体[C_3SO_3Bmim]HSO_4的催化效果较好,在n(丁二酸酐)∶n(乙醇)=1∶2.5,催化剂用量9%,环己烷用量35%,反应温度90℃的条件下反应5 h后,丁二酸二乙酯的收率可达92.28%,且离子液体催化剂循环使用8次后,仍具有较高的催化活性。与传统工艺相比,离子液体催化剂具有用量少、反应条件温和、无副反应、收率高和可循环使用等优点,具有替代传统浓硫酸催化醇酸酯化反应的潜力。     

双核酸性功能化离子液体催化酯化反应研究

合成了系列阳离子为双咪唑的双核功能化酸性离子液体双-(3-甲基-1-咪唑)亚乙基双硫酸氢盐([C2(Mim)2]HSO4)、双-(3-甲基-1-咪唑)亚丙基双硫酸氢盐([C3(Mim)2]HSO4)、双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双硫酸氢盐([C4(Mim)2]HSO4),并分别对其进行了IR、1HNMR结构表征。将合成的离子液体用于系列酯化反应中,探讨了双核离子液体对其催化活性的影响。结果表明,当n(酸)∶n(醇)∶n(IL)为1.25∶1∶0.026,反应时间为2.5 h,反应温度为60℃时,醋酸系列酯收率高达94%以上;在相同反应条件下,丁酸系列酯反应需要较长的时间(3~3.5 h),收率可达92%以上,而苯甲酸系列酯收率可达87%以上。机理研究表明,双核功能化酸性离子液体的催化酯化反应能够在反应过程中实现原位的反应分离耦合。     

酸性离子液体催化制备1,2-甘油二酯

考察了4-(3-磺丙基)-吗啡啉硫酸氢盐([C3SO3Hnhm]HSO4)、吗啡啉硫酸氢盐、N-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐、N-甲基咪唑硫酸氢盐和N-甲基咪唑对甲苯磺酸盐等五种酸性离子液体在苯甲酸和甘油,苯甲酸、乙酸和甘油的酯化反应体系中的催化活性,获知磺酸基功能化的[C3SO3Hnhm]HSO4的催化活性最高。酯化产物2-乙酰氧基-3-羟丙基苯甲酸酯采用1H NMR和FTIR法进行了结构表征并确认。基于产物结构,采用1H NMR法定量。[C3SO3Hnhm]HSO4用作催化剂时,以苯甲酸、乙酸和甘油为原料制备2-乙酰氧基-3-羟丙基苯甲酸酯反应的条件优化结果表明,n(乙酸)︰n(苯甲酸)︰n(甘油)︰n(离子液体)=3.4︰2︰1︰0.27,苯甲酸和甘油在120℃反应4 h后加入乙酸继续反应3 h,2-乙酰氧基-3-羟丙基苯甲酸酯的产率可达74.0%,并且产物易于分离,后处理简便。不经任何处理的离子液体可重复使用2次,催化的活性基本不变。     

磺酸型离子液体催化制备生物柴油的研究

制备了具有咪唑、吗啡啉、吡咯烷酮和吡啶等氮杂环的8种硫酸氢盐离子液体,并考察了这些离子液体应用于大豆油和甲醇的酯交换制备生物柴油的催化活性。其中4种离子液体为1-甲基咪唑硫酸氢盐、吗啡啉硫酸氢盐、2-吡咯烷酮硫酸氢盐、吡啶硫酸氢盐,其余为基于该4种氮杂环引入丙烷磺酸基的磺酸型离子液体。离子液体的酸性测定结果表明,氮杂环相同时,引入磺酸基的离子液体酸性得以增强,催化活性均高于非磺酸型离子液体。磺酸型离子液体的催化活性可与浓硫酸相比拟,反应结束后均可与生物柴油产物自动分层。以活性较佳的1-(3-磺丙基)-2-吡咯烷酮硫酸氢盐和4-(3-磺丙基)吗啡啉硫酸氢盐作催化剂时,n(甲醇)∶n(大豆油)∶n(IL)=12∶1∶0.114,油浴120℃下反应6 h,生物柴油收率分别可达95.0%和94.6%。磺酸型吗啡啉离子液体重复使用5次后,催化活性没有明显下降。     

酸性离子液体在单月桂酸甘油酯制备中的应用

采用基团保护法制备标题化合物,以离子液体1-甲基-3-(3-丙烷磺酸基)咪唑硫酸氢盐作为催化剂应用于月桂酸与异亚丙基甘油的酯化反应中,所得酯化产物经脱丙酮保护得到标题化合物。实验结果表明,当n(月桂酸)∶n(异亚丙基甘油)∶n(离子液体)=1∶1.2∶0.06,以甲苯为带水剂,分水回流反应3 h,得到异亚丙基甘油月桂酸酯,再经水解可得目标产物,其含量和收率分别为77.0%和69.3%。与传统方法比较,本法具有反应条件温和,操作简便以及催化剂可重复利用的优点。     

咪唑硫酸氢盐离子液体催化酯化反应

考察了 1-甲基咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3-烷基咪唑硫酸氢盐([Cnmin]HSO4,n=2,4,8,12)、1-甲基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐[C3SO3Hmim ]HSO4)等6种质子化咪唑硫酸氢盐离子液体的酸性、溶解性及其对6个酯化反应的催化性能的影响.实验结果表明,离子液体的酸性和溶解性对其在酯化反应中的催化活性均有一定的影响.酸性最强的[C3SO3Hmim]-HSO4对所有酯化反应的催化活性皆为最高,并且在反应完成后均能与酯产物自行分相.存合成3种乙酸酯的反应条件下,反应完成后能与酯产物分相的离子液体倦化活性比不能分相的要高.可见,咪唑环上的取代基影响离子液体的酸性及其与酯化体系中各组分的互溶性,从而影响其催化活性和分相性能.     

1H-咪唑并[4,5-c]喹啉衍生物的合成

以1-(2-甲基丙基)-4-氯-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉(Ⅰ)为原料与哌啶反应合成了1-(2-甲基丙基)-4-[哌啶-1-基]-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉(Ⅱ),当用甲苯为溶剂,n(Ⅰ)∶n(哌啶)∶n(K2CO3)=1∶2∶0.3时,Ⅱ的收率为88.5%;Ⅰ与三倍过量的吗啉反应合成1-(2-甲基丙基)-4-[吗啉-4-基]-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉(Ⅲ),收率86.5%;Ⅰ与三倍过量的哌嗪在体积分数50%的1,4-二氧六环水溶液中反应合成1-(2-甲基丙基)-4-[哌嗪-1-基]-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉(Ⅳ),收率59%。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的合成工艺均较简单。     

绿色化学实验教学初探──离子液体制备及应用

为辅助绿色化学课程教学,设计了"咪唑型酸性离子液体的制备及应用"实验。采用两步法制备了离子液体1-(丁基-4-磺酸基)-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO_3bmim]HSO_4),利用傅立叶变换红外光谱和核磁共振对离子液体进行了表征。用于催化环己烯水合反应,[HSO_3bmim]HSO_4具有良好的催化活性和优异的重复使用性能,从而表现出更好的环境友好性。通过本实验,加强了学生对绿色化学特点和十二条准则的深入理解,对绿色化学课程教学大有裨益。     

N-甲基咪唑硫酸氢盐催化合成增塑剂柠檬酸三丁酯

在离子液体N-甲基咪唑硫酸氢盐([Hmim]+[HSO4]-)的催化下,以柠檬酸和正丁醇为原料,合成了无毒增塑剂柠檬酸三丁酯。结果表明,[Hmim]+[HSO4]-催化合成柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件为:n(柠檬酸)∶n(正丁醇)=1∶4.5,催化剂用量占反应物料总质量的5%,反应时间3.5 h,在此条件下产品收率97.31%,催化剂重复使用5次,仍保持较好的催化活性。产品经红外光谱、核磁进行定性分析,纯度经气相色谱分析大于99.0%。