醚基功能化离子液体催化合成乙酸正丁酯

合成了5种醚基功能化酸性离子液体[Me(OEt)_1-MOR-C_3SO_3H][MeSO_3]、[Me(OEt)_2-MOR-C_3SO_3H][MeSO_3]、[Me(OEt)3_-MOR-C_3SO_3H][MeSO_3]、[2(C_3SO_3H-MOR)-(OEt)_(200)][2MeSO_3]、[2(C_3SO_3H-MOR)-(OEt)_(400)][2MeSO_3],使用红外光谱和核磁共振氢谱对合成的离子液体结构进行表征,考察离子液体的黏度、溶解性和腐蚀性。以正丁醇和乙酸的酯化反应考察了离子液体的催化活性,并使用响应面分析法优化反应工艺。结果表明,当酸醇摩尔比为1.2:1、催化剂[2(C_3SO_3H-MOR)-(OEt)_(400)][2MeSO_3]用量为醇质量的5%、带水剂用量为醇质量的16%时,在90℃下反应5 h,酯收率可达97.8%,离子液体经回收干燥重复使用8次催化活性没有明显的降低。     

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。     

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。     

SBA-15固载酸性离子液体催化酯化反应性能

为了减少离子液体用量及解决催化剂分离问题,采用键合法制备了以SBA-15为载体的固载化离子液体催化剂[C₃SO₃HCP]HSO₄/SBA-15,通过FT-IR、TG、XRD、BET和TEM分析了催化剂的结构和稳定性。并将其应用于催化丁二酸酐和乙醇的酯化反应。结果表明:[C₃SO₃HCP]HSO₄被成功固定在SBA-15上,且具有较高的热稳定性和催化活性,克服了非均相催化剂活性不高与均相催化剂难以分离的不足。在催化剂用量为反应物总质量的5%、n(C₄H₄O₃):n(C₂H₅OH)=1:3,反应温度80℃;反应时间4 h、带水剂用量为反应物总质量的30%的条件下,酯收率达93.7%,且该催化剂循环使用8次后,仍具有较高的催化活性。此外,还考察了以[C₃SO₃HCP]HSO₄/SBA-15为催化剂催化合成系列酯也获得了较高的酯收率,且易于与产物酯分离。     

酸性离子液体催化合成草酸二乙酯

合成了4种咪唑基酸性离子液体,用于催化草酸和乙醇酯化反应合成草酸二乙酯。考察了影响反应的主要因素,确定最佳反应工艺条件为：采用[Mim(CH₂)₃SO₃H]HSO₄离子液体为催化剂,反应温度为110 ℃,反应时间为90 min,n(乙醇)∶n(草酸)=4∶1。在此条件下离子液体循环使用4次,活性变化不明显,草酸二乙酯收率大于73%。此外,采用溶胶-凝胶法将[Mim(CH₂)₃SO₃H]HSO₄离子液体固定到SiO₂上,用于催化酯化反应。结果表明,离子液体固定化后,其酸催化性能有明显提高,草酸二乙酯收率为84.8%,且催化剂具有较好的稳定性。     

低黏二氰胺类离子液体乙烯汽液相平衡研究

从工业废气中回收分离乙烯（C₂H₄）具有重要意义,选用了三种低黏度二氰胺类离子液体,分别测定了293.15~333.15 K下其密度、黏度等物化性质,研究了其对乙烯（C₂H₄）吸收性能。采用非随机（局部）双液体模型（NRTL）关联了三种二元体系溶解度数据,实验值与计算值的平均相对偏差均小于3%。结果表明,低黏度二氰胺类离子液体对C₂H₄气体吸收性能良好,其中阳离子侧链长度增加和羟基功能团引入可增强对C₂H₄溶解度。同时,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）经过3次的吸收解吸循环,仍可以保持较好的C₂H₄吸收性能,表明该离子液体循环稳定性好,而1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）对乙烯吸收量较高,具有作为C₂H₄吸收剂的潜力。     

咪唑类离子液体混合物用于二氧化硫高效吸收

开发易制备、价格便宜、面向SO₂气体高效分离的离子液体（ILs）,是当前ILs从实验探索迈向工业应用的难点与重大挑战。合成了不同摩尔比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（[Emim][Cl]）和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐（[Emim][OAc]）的离子液体混合物[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x, 在测定其密度、黏度、热稳定性等基本物性数据的基础上,研究了[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x混合物在不同温度和SO₂分压下的SO₂吸收能力。结果表明,[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x能够有效地捕获SO₂。[Emim][Cl]与[Emim][OAc]之间存在协同促进作用,有利于实现SO₂高效吸收。[Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66混合液在1.0和0.2 atm（1 atm=101325 Pa）下捕获SO₂量分别为（1.34±0.08）和（0.74±0.05） g/g,与现有结果相比,混合物在SO₂捕获方面有明显优势。此外,这些离子液体混合物对二氧化硫的吸收和解吸具有良好的可逆性。     

[(C2H5)3NH]Cl/ZnCl2离子液体催化合成维生素E

维生素E合成过程中催化剂用量大、损失严重且不能循环使用, 后处理过程产生大量废液导致严重的环境问题。实验合成了几种Lewis酸性离子液体, 并应用于维生素E合成。研究发现, [(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化合成维生素E效果最好, 该离子液体中无机阴离子起主要催化作用, 季铵阳离子易与异植物醇的羟基形成氢键, 能使异植物醇与主环发生定向缩合反应。采用FT-IR研究了[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体结构和酸性, 并系统考察了其对维生素E合成的影响。随着ZnCl₂摩尔分数增加, 离子液体的Lewis酸性增强。在ZnCl₂摩尔分数为0.66的[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化作用下, 维生素E的产率可达到87.4%, 该离子液体重复使用5次, 催化性能没有明显下降。     

醚基高铼酸盐离子液体的催化性能研究

自合成两种新型醚基高铼酸盐离子液体：1-(2-甲氧基乙基)-3-乙基咪唑高铼酸盐（[C₂2O1Im][ReO₄]）和1-(2-乙氧基乙基)-3-乙基咪唑高铼酸盐（[C₂2O2Im][ReO₄]）,并利用核磁共振氢谱/碳谱、拉曼光谱、质谱和差示扫描量热等方法表征,确定是目标产物。环氧化合物是一种化学性质活泼且易转化为其他物质的有机合成中间体,烯烃的环氧化反应是合成环氧化合物的一种重要途径,因此建立以新型醚基高铼酸盐离子液体为溶剂兼催化剂的环辛烯环氧化均相反应体系,系统研究反应温度、时间、氧化剂用量、催化剂用量及循环使用等因素的影响。结果表明,产率大于90%,反应选择性大于99%,催化剂循环5次,产率无明显下降。     

胆碱脯氨酸/RTILs支撑液膜的CO2/N2分离性能

选用不同种类的室温型离子液体（RTILs）与胆碱脯氨酸离子液体进行混合分别制得[Choline][Pro]/[EMIm][N（CN）₂]、[Choline][Pro]/[bmim][PF₆]以及[Choline][Pro]/[HMIm][NTf₂]混合离子液体,并将其应用于离子液体支撑液膜（SILMs）。考察操作温度、操作压差、RTILs种类和含量对SILMs分离CO₂/N₂性能的影响。结果表明胆碱脯氨酸/RTILs系列SILMs的CO₂通量在343.3～1936.9 barrer之间变化并且CO₂/N₂选择性为10.3～34.8。对CO₂膜过程内在机制探索表明随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加,总阻力1/K_m会呈现先降低后升高的趋势。与实验现象中随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加CO₂先升高后降低相符。     

High capacity absorption of SO2 using imidazole ionic liquid mixtures

The capture of sulfur dioxide (SO₂) with readily available and cost-effective ionic liquids (ILs) is one of the challenges for the application of ILs. Here, we synthesized the ILs mixtures with different molar ratios (3∶1, 2∶1, 1∶1, 1∶2, and 3∶1) of 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([Emim][Cl]) and 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([Emim][OAc]) to study their SO₂ absorption capacities. The SO₂ solubilities in these mixtures were investigated under different conditions. The SO₂ absorption capacities of [Emim][Cl]_x[OAc]_1-x at different temperatures and SO₂ partial pressure were measured. The results show that ILs can effectively capture SO₂. There exists a synergistic promotion effect between [Emim][Cl] and [Emim][OAc], resulting in quite high SO₂ absorption capacity. The [Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66 mixture can capture SO₂ (1.34±0.08) and (0.74±0.05) g/g at 1.0 and 0.2 atm(1 atm=101325 Pa), respectively. Comparing with the reported data, [Emim][Cl]_x[OAc]_1-x mixtures show obvious advantage for SO₂ capture. In addition, these ionic liquid mixtures have good reversibility for the absorption and desorption of sulfur dioxide.     

Brønsted-acidic ionic liquids as catalysts for synthesizing trioxane

The batch reaction experiments have been made for the first time to investigate the effect of ionic structure on the reactivity and selectivity of the trioxane-forming reaction catalyzed by a Br?nsted-acidic ionic liquid (IL). The ILs considered include 1-cyclohexyl-2-pyrrolidinonium trifluoromethanesulfonate ([NCyP][TfO]), 1-cyclohexyl-2-pyrrolidinonium benzenesulfonate ([NCyP][BSA]), 1-cyclohexyl-2-pyrrolidinonium p-toluenesulfonate ([NCyP][p-TSA]), 1-octyl-2-pyrrolidinonium 2,4-dinitrobenzenesulfonate ([NOP][DNBSA]), 1-octyl-2-pyrrolidinonium benzenesulfonate ([NOP][BSA]), 1-octyl-2-pyrrolidinonium methanesulfonate ([NOP][MSA]), and 1-octyl-2-pyrrolidinonium trifluoromethanesulfonate ([NOP][TfO]). It is found that the yield of trioxane in the reaction solution correlates inversely with the Hammett acidity function H0 of the aqueous solution of the corresponding ILs. Variation of the cation structure from [NCyP]+to [NOP]+exerts little influence on the yield and the selectivity of trioxane in the reaction solution. Using [TfO]?or [DNBSA]?in place of [MSA]?or [BSA]?apparently increases the yield of trioxane, but only slightly increases the concentration of formic acid in the reaction solution. The contin-uous production experiments have been made to investigate the performance of [NOP][MSA], [NOP][DNBSA], [NCyP][TfO], and H2SO4 as an extraction distil ation agent. Such effect of [NCyP][TfO] considerably overrides that of H2SO4. The yield and the selectivity of trioxane are both increased when [NCyP][TfO] is used instead of H2SO4 at a reaction time 5 h.     

Insight into the behavior at the hygroscopicity and interface of the hydrophobic imidazolium-based ionic liquids

How to completely remove the water from ionic liquids(ILs) is difficult for researchers because of the hygroscopicity of ILs. In order to study the hygroscopicity of ILs, two kinds of ILs, 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate([Bmim][PF_6]) and 1-Butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)([Bmim][NTf_2]) were investigated by molecular dynamics simulations. Although[Bmim][PF_6] and [Bmim][NTf_2] are hydrophobic, both of the ILs could absorb water molecules from the vapor. In this work, the process of absorbing water from the vapor phase was studied, and the water molecules could disperse into the IL. Aggregation was observed with increasing the water concentration.Although the absorbed water increases obviously, the amount of free water and small cluster in the ILs does not change significantly and always stays at a certain level. The amount of free water and small cluster in [Bmim][PF_6] is more than that in [Bmim][NTf_2], which is consistent with their hydrophobicity. In addition, the liquid-vacuum and liquid–liquid interfaces of the ILs were simulated and analyzed in detail.The number density distribution and angle distribution indicated that [Bmim]+cations arrangement regularly at the IL-vacuum interface. The butyl chain point to the vacuum, while the imidazlium ring is close to the IL phase region and perpendicular to the interface. While at the IL-water interface, the cations and anions are disordered.     

A new way to conduct enzymatic synthesis in an active membrane using ionic liquids as catalyst support

Several active membranes were prepared by immobilization of Candida antarctica lipase B (CALB) onto the surface of ceramic membranes via three different ionic liquids (ILs): [bmim⁺][PF₆⁻], [emim⁺][NTf₂⁻] and [bmim⁺][NTf₂⁻] and compared to an active membrane obtained by simple enzyme adsorption. The performances of these various membranes were evaluated by studying the synthesis of butyl laurate by the acidolysis between butyl acetate and lauric acid in a hexane/water mixture (98:2, v/v). The results obtained show that all the membranes prepared with or without ILs were active and maintained their activity after several runs and during some months.     

离子液体体系用于盐湖卤水提取锂

3种咪唑类离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₄mim][PF₆])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₆mim][PF₆])、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₈mim][PF₆])被作为绿色溶剂用于盐湖卤水分离镁锂, 建立了以离子液体(ILs)、磷酸三丁酯(TBP)分别为萃取介质和萃取剂的盐湖卤水锂萃取体系, 并与使用传统有机溶剂磺化煤油和氯仿的萃取效果进行了对比。研究发现, 该离子液体体系较使用传统挥发性有机溶剂的萃取体系有更高的萃取率。锂的萃取率随离子液体中烷基碳原子数的减小而增加。详细考察了溶液pH、离子液体浓度、相比对萃取效率的影响, 获得了离子液体体系萃取的最优条件。在最佳萃取条件下, 3种离子液体体系对锂的单级萃取效率均高于80%, 分离系数最高达到100以上。机理研究表明:离子液体体系是以阳离子交换实现对锂的萃取, Li⁺与TBP形成[Li·2TBP]⁺络合物进入有机相。     

C6H11NO/nCF3SO3H型低共熔溶剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩

通过简单加热并搅拌己内酰胺（C₆H₁₁NO）和三氟甲磺酸（CF₃SO₃H）的混合物合成了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H（n=0.25,0.5,1）型酸性低共熔溶剂。利用红外光谱（FTIR）和氢谱（¹HNMR）确定了C₆H₁₁NO/nCF₃SO₃H的结构特征。以C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂和H₂O₂组成萃取-氧化脱硫系统,并将其应用于脱除模拟油中的二苯并噻吩（DBT）。研究n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)、反应温度、O/S、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量和不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在模拟油体积为5mL、n(CF₃SO₃H)∶n(C₆H₁₁NO)=0.5、反应温度为60℃、 O/S=6、C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H的加入量为1.0mL的最佳反应条件下,C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H对DBT、4,6-DMDBT、BT和真实油的脱硫率分别达99.4%、98.6%、83.6%和61.6%。红外表征分析了DBT与DESs之间存在相互作用,这种作用促进了氧化脱硫的进程。催化剂5次循环反应以后,其脱硫率仍高达91.9%,表明C₆H₁₁NO/0.5CF₃SO₃H低共熔溶剂具有较高的脱硫性能和稳定性。     

功能型离子液体协同吸收NH3和CO2的密度泛函理论研究

离子液体（ILs）由于其独特的结构可调性,作为添加剂可有效抑制氨法碳捕集中NH₃的逃逸并同时促进CO₂的吸收。揭示其吸收NH₃和CO₂的作用机理对于构建特定的功能型ILs结构具有重要意义。本文采用密度泛函理论（DFT）,在B3LYP/6-31'++G（d,p）基组水平下对设计的五种功能型ILs进行了结构优化、频率计算以及原子电荷分析,获得了优化后的结构参数、振动频率以及原子电荷等数据。在此基础上对ILs吸收CO₂和NH₃进行了相互作用分析。计算结果表明：[HEBim][His]的稳定性最好,经过BSSE校正后的相互作用能为-415.73 kJ·mol^-1。通过静电势和电荷分析找到了设计的ILs与气体作用的最佳位点：NH₃主要与ILs阳离子的羟基形成 O—H…N型氢键,其中,[HEBim][His]吸收NH₃的能力最强,形成的氢键结合能为38.52 kJ·mol^-1,具有较强的氢键作用;CO₂主要与阴离子中的氨基形成C—N…C型氢键,[HEBim][Ala]吸收CO₂的能力最强,形成的氢键结合能为10.15 kJ·mol^-1,具有较弱的氢键作用。当ILs同时与NH₃和CO₂相互作用时,其吸收能力均有不同程度的下降,[HEBim][His]与[HEBim][Ala]的综合吸收效果最佳。