新型酸功能化离子液体催化合成柠檬酸三丁酯的研究

研究了酸功能化离子液体1-（4-磺酸基）丁基-3-甲基咪唑磺酸盐[（CH2）4SO3Hmirn]HSO4、1-（4-磺酸基）丁基吡啶硫酸氢盐[（CH2）4SO3HPy]HSO4及1-（4-磺酸基）丁基三乙胺硫酸氢盐[（CH2）4SO3HTEA]HSO4催化柠檬酸三丁酯的合成.系统考察了反应时间、酸与醇的配比、催化剂的用量、不同阳离子、不同阴离子等因素对反应的影响及催化剂重复使用性,优化了反应条件.得到较佳工艺条件为∶当酸与醇摩尔比为1∶4.5,催化剂用量为反应物总质量的2％,反应4h,酯化率可达99％以上.分离出的离子液体未经任何处理重复使用5次后,酯化率仍可为89.5％.     

利用离子液体催化剂合成丙酸甲酯

根据离子液体阴阳离子可以选择的特性,采用两步法合成1-(4-磺酸基)丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐等16种离子液体。通过对这16种离子液体来替代浓硫酸作为丙酸甲酯合成催化剂的试验,得出结论:1-(4-磺酸基)丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体催化反应速度快,在20 min内使丙酸甲酯浓度达到66.12%,并使最终反应体系中丙酸甲酯的浓度最高(达到74.67%),其催化效果最好。     

咪唑类碱性离子液体的合成与应用进展

简单介绍了以N-甲基咪唑为主要原料合成咪唑类碱性离子液体的过程,综述了咪唑类碱性离子液体的应用进展。主要包括:纤维素在碱性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐中的溶解性能,咪唑类碱性离子液体催化Claisen-Schmidt缩合反应、Michael加成反应等,以及咪唑类碱性离子液体的热稳定性和重复使用能力。期盼合成更多具有碱性功能的离子液体以及扩展碱性离子液体的应用范围。     

离子液体催化氯乙酸甲酯合成氯乙酸-2-庚酯的研究

探索了离子液体催化氯乙酸甲酯和2-庚醇的酯交换反应,制备了1-甲基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑对甲苯磺酸盐[MIM-PS][PTSA]、1-甲基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑硫酸氢盐[MIM-PS][HSO₄]、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BMIM]HSO₄、N-甲基咪唑磷酸盐[HMIM]H₂PO₄四种离子液体催化剂并用于酯交换反应,通过考察产品氯乙酸-2-庚酯收率,筛选出最佳催化剂[MIM-PS][PTSA]。并用[MIM-PS][PTSA]考察了反应温度、反应时间、催化剂添加量、催化剂循环使用对合成产品收率的影响。结果表明：将氯乙酸甲酯和2-庚醇在100 ℃下,添加5% [MIM-PS][PTSA]催化剂,反应6 h,合成氯乙酸-2-庚酯,收率可达76.3%,离子液体重复使用3次,氯乙酸-2-庚酯收率仍大于初次收率的95%。本实验用离子液体做溶剂或催化剂,反应条件稳定,可循环利用、对环境友好,且产品收率高,为工艺放大提供实验条件参考。     

磺酸功能化离子液体催化制生物柴油的性能

通过1-烯丙基咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应制备的两性离子分别与硫酸、三氟甲基磺酸、磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸直接反应制备了5种磺酸功能化离子液体。采用¹H NMR、FTIR、TG/DTA等技术手段对其结构及热稳定性进行了表征。最后通过催化油酸与甲醇酯化反应制生物柴油过程对催化剂的催化活性和重复使用性进行了评价。结果表明,5种离子液体均具有高催化活性（高于浓硫酸）,并且重复使用4次后,催化活性基本保持不变。3种杂多酸离子液体不溶于产物,以固态形式与产物混合,为其回收和重复利用提供了有利条件。     

负载型离子液体催化酯化法合成三醋酸甘油酯

研究了以磺酸咪唑基离子液体催化甘油和醋酸通过直接酯化法合成三醋酸甘油酯反应,结果表明,[(n-Bu-SO_3H)MIm][HSO_4]离子液体催化性能最好。采用浸渍法将其固载在SiO_2的表面,利用FT-IR对催化剂结构进行了表征,考察反应工艺条件对甘油转化率和三醋酸甘油酯选择性的影响,结果表明,在催化剂用量8%,醋酸与甘油物质的量比6∶1,110℃条件下反应8.0 h,甘油转化率可达到97.2%,对应的三醋酸甘油酯选择性可达21.2%。回收的催化剂经重复使用4次,反应体系中甘油转化率和三醋酸甘油酯选择性无明显下降。     

Catalytic performance of sulfonic acid functionalized ionic liquids on preparation of biodiesel

通过1-烯丙基咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应制备的两性离子分别与硫酸、三氟甲基磺酸、磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸直接反应制备了5种磺酸功能化离子液体。采用¹H NMR、FTIR、TG/DTA等技术手段对其结构及热稳定性进行了表征。最后通过催化油酸与甲醇酯化反应制生物柴油过程对催化剂的催化活性和重复使用性进行了评价。结果表明,5种离子液体均具有高催化活性（高于浓硫酸）,并且重复使用4次后,催化活性基本保持不变。3种杂多酸离子液体不溶于产物,以固态形式与产物混合,为其回收和重复利用提供了有利条件。     

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。     

氯铝酸离子液体催化苯与1-己烯的烷基化反应

研究了在具有 Lewis酸性的氯铝酸离子液体体系中进行的苯与 1 -己烯的烷基化反应。以溴化 1 -乙基 - 3 -甲基咪唑 (emim Br) ,溴化 1 -丁基 - 3 -甲基咪唑 (bmim Br) ,盐酸三乙胺 (Et3NHCl) ,溴化四丁基铵 (C4 H9NBr) ,十六烷基三甲基溴化铵 (C19H4 2 Br N)分别与 Al Cl3原位合成法制备离子液体催化体系。结果表明以上各种离子液体均有很高的催化活性 ,反应转化率在短时间内达到1 0 0 %。其中 Et3NHCl- Al Cl3离子液体单烷基选择性达到 98.1 %。而且催化剂易于分离并能重复使用 ,反应转化率没有明显降低     

1-己基-3-甲基咪唑磷钨酸的制备及催化氧化环己烯制备己二酸的研究

以溴化1-己基-3-甲基咪唑离子液体和磷钨酸为原料,采用一步法合成了1-己基-3-甲基咪唑磷钨酸盐[HMIM]PW12O_40催化剂。使用红外光谱、热重分析对催化剂进行了表征。以催化氧化环己烯制备己二酸为模板反应,探讨了催化剂的催化活性。结果表明,当催化剂添加量为0.75 mmol,n(离子液体)∶n(磷钨酸)=1.5∶1,反应温度为80℃,反应时间为10 h时,己二酸产率为98.2%。催化剂在重复使用5次时,己二酸的产率为89.8%。采用design-expert对催化氧化环己烯制备己二酸进行了响应曲面建模,模型预测制备己二酸工艺参数的交互影响顺序为:(反应温度×反应时间)>(反应温度×催化剂配比)>(催化剂配比×反应时间)。     

H3PW12O40/酸改性硅藻土催化剂的制备、表征及催化合成乙酸正丁酯

以硫酸改性后的硅藻土为载体，Keggin结构磷钨酸为活性组分，通过浸渍法制备出负载型催化剂H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土，并对催化剂进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和N₂-程序升温脱附（N₂-TPD）表征。结果表明：酸改性后硅藻土的微孔增大增多，比表面积增大。H₃PW₁₂O₄₀均匀分布在改性硅藻土载体上，负载后磷钨酸仍保持Keggin结构。以H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土为催化剂催化乙酸和正丁醇液相合成乙酸正丁酯，通过正交试验探索优化工艺条件。在较优工艺条件下，即w(40%H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土)=1.1%（基于反应物质量），n(酸)∶n(醇)=1∶3，125℃反应2.0h，酯化率高达98.1%。催化剂重复催化使用5次，酯化率仍可达86.1%。H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土可作为催化合成乙酸正丁酯的高效催化剂，具有活性高、用量少、价格低廉、制备简单、后处理简便、无废液排放等优点。     

Selective oxidation of cyclopentene with H_2O_2 by using H_3PW_(12)O_(40) and TBAB as a phase transfer catalyst

The selective oxidation of cyclopentene by aqueous H_2O_2 using H_3PW_(12)O_(40) and tetrabutyl ammonium bromide(TBAB) as a phase transfer catalyst has been investigated. The results show that the presence of TBAB significantly improved the oxidation selectivity of cyclopentene. The effects of the reaction conditions on the conversion of cyclopentene were investigated in detail. The optimal reaction conditions are as follows: the H_3PW_(12)O_(40) to TBAB molar ratio, 1:1–1:3; H_3PW_(12)O_(40) to cyclopentene molar ratio,0.54:100–0.64:100; and molar ratio of H_2O_2 to cyclopentene, 1.6:1. The conversion reached to 59.8% in 4h at 35.0 °C, while the selectivity of glutaraldehyde was 38.0% and the selectivity of 1,2-cyclopentanediol was 55.6%. In addition, a route for oxidation of cyclopentene by aqueous H_2O_2 using a heteropoly acid and quaternary ammonium salt as a phase transfer catalyst was proposed.     

离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸

离子液体作为一类同时具备优良溶剂性能与催化活性的新兴绿色催化剂，在各类反应当中有着广泛的应用。开发了以乙酰苯胺和SO₂为原料，采用离子液体一步法催化原料亚磺化反应合成4-乙酰胺基苯亚磺酸的新工艺，其中离子液体在反应过程中同时作为溶剂与催化剂。考察了多种离子液体一步法合成4-乙酰胺基苯亚磺酸，确定三乙胺盐酸盐/AlCl₃为最适宜离子液体，并进一步考察了三乙胺盐酸盐/AlCl₃自身物质的量配比、反应温度和反应时间等条件对其催化性能的影响；同时探讨了离子液体在反应中真正起催化作用的活性组分是[Al₂Cl₇]^-。离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸最适宜反应条件为：反应温度为90℃、反应时间为4 h、n（三乙胺盐酸盐）：n（AlCl₃）=0.55：1.00（记为0.55Et₃NHCl/AlCl₃）。在最适宜反应条件下，液相收率达到89.55%。通过IR、LC-MS和¹H NMR等分析对产物结构进行了鉴定。     

Liquid phase esterification of acrylic acid with 1-butanol catalyzed by solid acid catalysts

Esterification of acrylic acid with 1-butanol has been studied in a heterogeneous solid–liquid reaction system using a variety of solid acids including an acidic salt of H₃PW₁₂O₄₀, Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀. The catalytic activity (per proton) of liquid acids such as heteropolyacids, H₂SO₄, and para-toluenesulfonic acid increased as the acid strength of the solution increased, but the difference in the activity among them was not significant. In the solid–liquid reaction system, Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ exhibited the highest catalytic activity in the unit of catalyst weight among the solid oxide catalysts, while the activity of Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ was less than those of organic resins such as Nafion and Amberlyst 15. Contrary to the liquid acids, the specific activity values (per proton) of solid acids were significantly different. It was demonstrated that the activity of Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ was almost retained after the addition of water, while the activities of the organic resins greatly decreased. The water-tolerant property of Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ is presumed to be due to the hydrophobic nature of the surface.     

磺酸功能化离子液体的合成及催化制备生物柴油应用

基于4-甲基噻唑,采用两步法合成4种不同阴离子的磺酸功能化离子液体用于催化无患子油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。傅里叶红外光谱、核磁共振和热重分析结果表明,离子液体被成功制备并且具备高热稳定性。其中,3-（3-磺酸基）丙基-4-甲基噻唑三氟甲烷磺酸盐（[Ps-MTH][CF₃SO₃]）在所制备的离子液体中表现出最高的催化活性。以[Ps-MTH][CF₃SO₃]为催化剂,无患子油与甲醇酯交换反应的最佳操作条件为反应温度128℃、醇油摩尔比28.10∶1、催化剂用量0.62 mmol/g（基于油的质量）、反应时间8 h,生物柴油收率高达92.78%±0.47%。此外,[Ps-MTH][CF₃SO₃]具备良好的重复使用性,在不同酯交换反应中也表现出良好的催化活性。该研究为离子液体催化无患子油制备生物柴油的工业化生产提供了基础数据。     

Organic reactions in excess water catalyzed by solid acids

A solid acid, Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀, efficiently catalyzed the reactions in which water participates such as hydrolysis of ester, hydration of alkene, and esterification, in excess water. This acidic salt was far superior in the activity to other oxide catalysts such as H-ZSM-5, Nb₂O₅, SO²⁻₄/ZrO₂, and SiO₂–Al₂O₃. When Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ was separated from the reactant solution and reused five times for the hydrolysis of ethyl acetate repeatedly, the reaction rate was retained more than 90%. These results demonstrates that Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ is an efficient water-tolerant solid acid.     

双键型离子液体制备及其催化油酸 合成生物柴油的研究

合成了一种带双键的新型酸性离子液体1-磺酸丁基-4-乙烯基咪唑三氟甲磺酸盐（[SO₃H（CH₂）₄VIm][CF₃SO₃]）,并用于催化油酸合成生物柴油,考察了反应条件对催化合成的影响。结果表明：在反应温度60℃,反应时间5 h,催化剂用量为油酸物质的量的5%及甲醇和油酸的物质的量比（醇油比）为6∶1时,生物柴油的产率达到96.07%。该离子液体经过5次重复使用,生物柴油的产率还在95%以上,仍有较好的催化活性。     

功能化离子液体催化邻苯二甲酸二辛酯的合成及其工艺

利用功能化酸性离子液体催化合成邻苯二甲酸二辛酯(DOP), 结果表明,其催化效果比非功能化的中性离子液体好,催化剂循环使用率高,其中,功能化酸性离子液体［HSO₃-PMIM］［HSO₄］的催化活性最好,并确定了用其催化合成DOP的优化工艺条件:酐醇物质的量比1∶3,反应温度140 ℃,反应时间2.5 h, 离子液体最佳用量为反应体系总质量的15%,环己烷作带水剂,此条件下,酯化率可达98.6%以上 。     

二氧化硅负载磷钨钼酸催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

以二氧化硅负载磷钨钼酸（H_3PW_6Mo_6O_（40）/SiO_2）为催化剂,环己酮和1,2-丙二醇为原料合成环己酮1,2-丙二醇缩酮。探讨了H_3PW_6Mo_6O_（40）/SiO_2对缩酮反应的催化活性,研究了酮醇物质的量比、催化剂用量、反应时间等因素对产物收率的影响。实验结果表明：H_3PW_6Mo_6O_（40）/SiO_2是合成环己酮1,2-丙二醇缩酮的良好催化剂。在固定环己酮用量为0.20mol的情况下,n（环己酮）：n（1,2-丙二醇）=1.0：1.3,催化剂用量占反应物料总质量的0.8%,带水剂环己烷的用量为12mL,反应时间45min的条件下,产品收率可达83.95%。