离子液体中ATRP法合成聚合物分子量控制

在氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（[AMIM]Cl）离子液体中,采用原子转移自由基聚合（ATRP）技术,以CuBr/乙二胺为催化体系,合成了分子量分布窄的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）分子。探索了聚合反应条件对PMMA分子量大小及分布的影响。通过GPC对PMMA分子量大小及分布进行测试,结果表明,在[AMIM]Cl离子液体体系中的ATRP反应,反应时间是控制PMMA分子量大小主要因素,而催化体系是控制PMMA分子量分布宽窄的决定性因素。通过优化反应条件可以设计聚合物分子量的大小和分布,可以实现对聚合物分子量的精确控制,使合成的聚合物材料满足在化工医药中的特定应用。     

[AMIM]Cl离子液体中纤维素接枝PDEAEMA分子刷的均相可控聚合

在氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体中,采用原子转移自由基(ATRP) 法接枝改性微晶纤维素,合成了微晶纤维素-g-甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(MCC-g-PDEAEMA)聚合物分子刷。通过加入助溶剂形成均相反应体系,解决了功能性单体甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)在[AMIM]Cl离子液体中的溶解问题。分别研究了离子液体中均相与非均相的反应机理,结果表明:在均相体系中,生成的反应副产物PDEAEMA较少,聚合物分子刷的接枝效率较高,分子量分布窄,ATRP反应可控性好。实验确定了均相体系最佳反应条件:CuBr/PMDETA/DEAEMA/乙醇的摩尔比为1:15:150:300, MCC-g-PDEAEMA的接枝效率可达78.1%。通过红外、核磁和GPC对聚合物表征发现,侧链PDEAEMA成功地接枝到微晶纤维素骨架上,生成的聚合物分子刷的分子量分布均匀。     

离子液体中采用AGET ATRP法制备MCC-g-PGMA

在氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体中, 采用AGET ATRP技术, 以VC为还原剂、CuBr₂/乙二胺为催化体系, 成功制备了微晶纤维素接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(MCC-g-PGMA)分子。研究表明:[AMIM]Cl对微晶纤维素有较好的溶解性, 最佳反应条件为GMA/乙二胺/CuBr₂/VC摩尔比为100:4:1:1, 反应温度25℃, 反应时间4 h, 接枝效率可达54.56%, 分子量分布较窄为1.48。通过FT-IR、TEM和SEM测试表明:成功合成了MCC-g-PGMA接枝共聚物分子, PGMA接枝微晶纤维素后表面形态变得粗糙, 接枝共聚物在丙酮溶液中可自组装成150～200 nm的球形结构, 在药物载体领域具有良好的应用潜能。     

功能离子液体[N_4MIM]Cl的合成及其配合Cu~+催化ATRP反应

以N-甲基咪唑为骨架引入1,2-二氯乙烷合成中间体——氯化1-氯乙基-3-甲基咪唑([CeMIM]Cl),再与三乙烯四胺反应合成了氯化1-(三乙基四氨基)乙基-3-甲基咪唑([N_4MIM]Cl)离子液体。通过FTIR、1HNMR对[N_4MIM]Cl进行表征,确证了[N_4MIM]Cl的化学结构。通过循环伏安法测得[N_4MIM]Cl具有较低的氧化还原电势,E1/2为-0.472 V,与有机配体相比,[N_4MIM]Cl具有较好的配位性能。将[N_4MIM]Cl与Cu Br配位用于催化氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl)体系中甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)反应,经凝胶渗透色谱法(GPC)测试证明,[N_4MIM]Cl对ATRP反应具有较好的可控性。原子吸收光谱(AAS)测定聚合产物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中Cu~(2+)的残留量仅为360 mg/kg。     

氯化1-{2-[双(2-氨基乙基)氨基]乙基}吡啶离子液体的合成及在ATRP反应中的应用

采用N-烷基化方法将二乙烯三胺（DETA）接枝到氯化1-氯乙基吡啶离子液体[CePy]Cl上,合成了离子液体氯化1-{2-[双（2-氨基乙基）氨基]乙基}吡啶（[N₃Py]Cl）,通过FTIR、¹H NMR和MS等测试手段对合成离子液体的结构进行了表征。采用循环伏安法对离子液体配合物[N₃Py]Cl/CuBr和有机配合物PMDETA/CuBr的氧化还原电位（E_1/2）进行测试,结果表明：合成的离子液体[N₃Py]Cl和CuBr形成配合物的氧化还原电势为E_1/2=-0.541V,比常用的有机配合物PMDETA/CuBr（E_1/2=-0.142V）具有更低的氧化还原电势。将离子液体[N₃Py]Cl与CuBr配位形成催化体系,在离子液体[AMIM]Cl中催化甲基丙烯酸甲酯（MMA）的原子转移自由基聚合（ATRP）反应。结果表明,当配体、催化剂和溶剂的用量分别为n（CuBr）=0.19mmol、n（[N₃Py]Cl）=1.13mmol、n（[AMIM]Cl）=0.02mol,反应温度60℃,反应时间4h时,单体转化率高达75%,分子量分布较窄（M_w/M_n=1.24）,ATRP反应具有明显的可控性能。     

用于ATRP反应体系的配位离子液体的合成

在微波反应器中通过有机多胺与氯化1-氯乙基-3-甲基咪唑离子液体[CeMIM]Cl的烷基化反应, 合成了具有配位功能离子液体[N₃MIM]Cl, 以替换传统的有机配体, 与催化剂CuBr配位形成催化体系, 催化离子液体中的原子转移自由基聚合(ATRP)。研究了反应工艺对离子液体合成的影响, 结果发现采用微波反应器加热, 反应时间短, 产物收率高。当反应物配比1.5:1、反应温度为75℃、微波反应3 h时, 产物[N₃MIM]Cl的收率达98.6%。采用电喷雾质谱和红外光谱测定离子液体结构, 证明该离子液体为[N₃MIM]Cl。将所合成配位离子液体替代有机配体, 用于离子液体中MMA的ATRP反应, 结果表明:配位离子液体可提高催化剂在离子液体中的溶解性, 使过渡金属催化剂容易与聚合产物分离。     

离子液体[AMIM]Cl的合成及对木质素的溶解性研究

本文研究了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)的合成,考察了反应时间、反应温度、原料配比对[AMIM]Cl收率的影响,确定最佳反应时间为8h,最佳反应温度为80℃,原料氯丙烯与1-甲基咪唑最佳物质的量比为1∶3。另外,考察了[AMIM]Cl对木质素的溶解性能,确定80℃时木质素在离子液体[AMIM]Cl中的溶解度为最佳。     

原子转移自由基聚合法PMMA、PGMA合成表征

本课题研究在离子液体中采用ATRP技术,以乙二胺/CuBr为催化体系,二溴异丁酸乙酯为引发剂,在一定反应条件下成功合成了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物,转化率达70%。并且通过改变反应体系中某一反应条件如:反应温度、反应时间、引发剂用量、配体种类及其用量等,从而达到对聚合物分子量及分子量分布的精确控制。通过ATR-FTIR和1H-NMR表征证明,成功合成了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物。凝胶渗透色谱(GPC)测试聚合物分子量及分子量分布情况表明:通过研究其反应聚合动力学发现该反应为一级聚合反应,聚合过程活性可控;在反应条件确定时所得的聚合物链分子量随转化率的增加而线性增加,聚合物平均分子量保持在一定数值之内,分子量分布在较窄。     

ATRP法合成甲基丙烯酸羟丙酯

以2-溴丙酰溴为溴化剂,在离子液体([Amim]Cl)中与纤维素反应制备大分子引发剂,以溴化亚铜/五甲基二乙烯三胺(CuBr/PMDETA)为引发体系,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)及丁酮(Butanone)为溶剂,研究了甲基丙烯酸羟丙酯的原子转移自由基聚合(ATRP)。通过FT-IR,1HNMR和GPC对聚合物进行了分析,考察了聚合反应的活性特征,反应时间、催化体系、溶剂对聚合物分子量及分子量分布的影响。结果表明,反应转换率随时间呈线性增加,且合成反应是可控活性聚合。     

功能离子液体[N4MIM]Cl的合成及其配合Cu 催化ATRP反应研究

以N-甲基咪唑为骨架引入1,2-二氯乙烷合成中间体氯化1-氯乙基-3-甲基咪唑([CeMIM]Cl),再与三乙烯四胺反应合成了氯化1-（三乙基四氨基）乙基-3-甲基咪唑离子液体（[N4MIM]Cl）。通过红外光谱IR、核磁共振氢谱1HNMR对[N4MIM]Cl进行分析测试,确证了[N4MIM]Cl的化学结构。通过循环伏安法测得[N4MIM]Cl具有较低的氧化还原电势,E1,2为-0.472V,与有机配体相比[N4MIM]Cl具有较好的配位性能。将[N4MIM]Cl与CuBr配位用于催化氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体（[AMIM]Cl）体系中甲基丙烯酸甲酯（MMA）的原子转移自由基聚合（ATRP）反应,经凝胶渗透色谱法（GPC）测试证明[N4MIM]Cl对ATRP反应具有较好的可控性。原子吸收光谱（AAS）测定聚合产物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中Cu2 的残留量仅为360mg穔g-1,表明与传统有机配体相比,[N4MIM]Cl有利于催化剂与聚合产物的分离。     

超声波对氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体合成的强化

采用超声波辅助加热回流的方法合成了氯代1–烯丙基–3–甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl),并对其进行了紫外光谱(UV)和傅利叶红外光谱(FT–IR)表征。考察了反应物摩尔比、反应时间和超声波功率对离子液体的收率和纯度的影响,探讨了超声波对合成反应的强化效应。实验结果表明超声波能强化[AMIM]Cl的合成,明显缩短合成时间,且其强化效应受反应物摩尔比的影响较小,而与超声波功率紧密相关。[AMIM]Cl适宜的合成条件为反应温度50℃、反应时间2h、氯丙烯与1–甲基咪唑的摩尔比1.4、超声波功率100W,此时离子液体的收率和纯度分别为94.4%和99.2%。     

甲基咪唑胺类离子液体的合成及其对ATRP反应的影响

以N-甲基咪唑为骨架引入1,2-二氯乙烷合成中间体氯化1-氯乙基-3-甲基咪唑([CeMIM]Cl),再与1,3-丙二胺反应合成了氯化1-(丙基氨基)乙基-3-甲基咪唑离子液体([N_2C_3MIM]Cl)。通过FT-IR、1 H NMR对[N_2C_3MIM]Cl进行分析测试,确证了其化学结构。通过循环伏安法测得[N_2C_3MIM]Cl具有较低的氧化还原电势,为-0.522V,与有机配体相比[N_2C_3MIM]Cl具有较好的配位性能。将[N2C3MIM]Cl与CuBr配位用于催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)反应,经凝胶渗透色谱法(GPC)测试证明[N_2C_3MIM]Cl对ATRP反应具有较好的可控性。原子吸收光谱测定聚合产物PMMA中Cu~(2+)的残留量仅为270mg·kg~(-1),表明与传统有机配体相比,[N_2C_3MIM]Cl有利于催化剂与聚合产物的分离。     

纤维素-甲基丙烯酸丁酯的原子转移自由基聚合

以2-溴异丁酰溴为溴化剂,在离子液体([Amim]Cl)中与纤维素反应制备溴化纤维素大分子引发剂,以溴化纤维素/CuBr/N,N',N',N″,N″-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)为引发体系,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,研究了甲基丙烯酸丁酯(BMA)的原子转移自由基聚合反应(ATRP)。合成了结构明晰的以纤维素为主链,聚甲基丙烯酸丁酯为支链的接枝共聚物Cellulose-g-PBMA。通过FTIR、1HNMR和GPC分别对大分子引发剂和接枝聚合物进行了分析。考察了聚合反应的活性特征,反应时间、催化体系、溶剂对聚合物相对分子质量(简称分子量,下同)及分子量分布的影响。结果表明,聚合反应转换率随时间呈线性增加,反应过程是活性可控聚合,催化剂和溶剂分别选用PMDETA/CuBr和DMF使反应更高效。     

纤维素在离子液体中的溶解特性研究

测定了纤维素在不同结构的离子液体——1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)中的溶解度和溶解速率。结果发现:相同条件下,纤维素在[AMIM]Cl中具有较大的溶解度和较快的溶解速率;随着纤维素聚合度的增大,相同条件下,纤维素在离子液体中的溶解度降低。进一步通过WXRD、FT-IR、13C NMR和黏度法分析了溶解前后纤维素的化学结构、结晶结构和聚合度,结果表明:纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,晶型由纤维素I转变为纤维素II;溶解时间和温度对再生纤维素的聚合度有较大的影响,随着溶解时间的延长和溶解温度的提高,再生纤维素聚合度降低。     

ATRP接枝壳聚糖分子及其对阿苯达唑载药性能研究

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)为溶剂,利用原子转移自由基聚合法(ATRP)将N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)接枝聚合在壳聚糖(CS)上,制备了温度敏感性CS-g-NIPA聚合物,用于包载模型药物阿苯达唑,对其体外释药机制进行研究。通过FTIR确定了产物的分子结构,GPC测定了聚合物的侧链分子的分子量分布及分子量大小,通过TEM和UV-Vis对聚合物自组装胶束的形貌、温度响应性及释药性进行了研究。结果表明,接枝在壳聚糖上的NIPA聚合物分子大小均匀(Mw/Mn为1.27),用作药用辅料包载阿苯达唑,可达到长效缓控释放的效果。改性壳聚糖作为药物载体包载苯并咪唑类药物,又可以增强机体对抗包虫病的Th1型免疫应答;壳聚糖温敏性球状聚合物胶束可双重增加药物阿苯达唑生物利用度,增强药物疗效,在包虫病的防治方面具有很好的应用前景。     

[AMIM]Cl与DMF、DMSO、DMAc复配体系对纤维素溶解性研究

室温下合成离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl),对合成的离子液体进行红外表征,确定为目标产物,然后油浴加热,在温度(40,50,60,70℃)下用[AMIM]Cl与有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)分别复配,对竹纤维素桨粕进行溶解。结果表明:离子液体与有机溶剂复配能提高竹纤维素桨粕的溶解度,但是如果有机溶剂所占比例过高其溶解度将降低。当有机溶剂的质量分数为20%时,溶解度最大。有机溶剂为DMSO时,溶解度最大。     

1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl的回收

利用传统加热法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl,对稻杆进行预处理。采用常规减压蒸馏技术对[AMIM]Cl进行重复使用及回收。研究结果表明：使用五次的[AMIM]Cl的结构和组分基本保持一致;首次使用[AMIM]Cl对稻杆处理的还原糖收率可达82.08%,第2次和第3次还原糖收率为78.05%和76.11%;离子液体重复使用五次,仍具有良好的处理稻杆纤维素的能力,具有较好的应用前景。     

合成聚α-烯烃离子液体催化剂的研究

分别以氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)、盐酸三乙胺([Et3NH]Cl)为阳离子,氯化锌和氯化铁为阴离子,合成酸性离子液体催化剂,用于1-己烯齐聚反应研究。结果表明,以[Bmim]Cl为阳离子、ZnCl2为阴离子,催化剂阴阳离子物质的量的比为1.5∶1,并加0.09 mL硫酸改性处理时,即形成[Bmim]Cl-ZnCl2-H2SO4酸性离子液体催化剂体系,此催化剂体系活性和选择性较好,且可循环使用。这为进一步工业化开发酸性离子液体催化合成聚α-烯烃合成油提供了基础数据。     

离子液体催化合成2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸

研究了离子液体催化合成2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸。并对离子液体中[Bmim]Cl与三氯化铝的摩尔比、原料配比、反应温度和反应时间等工艺条件进行了考察。较优工艺条件为:n(AlCl3)∶n([Bmim]Cl)=1∶3,n(离子液体)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(乙苯)=1∶1∶1,反应温度为50℃,反应时间为4h,在此条件下,[Bmim]Cl-AlCl3催化邻苯二甲酸酐的转化率可达100%,目标产物2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸的选择性达97.14%,可避免使用有机溶剂。     

ATRP法接枝卤胺分子制备纤维素共聚物抗菌材料

以氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体为溶剂,采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在微晶纤维素上接枝功能单体N-羟甲基丙烯酰胺,制备了卤胺化合物中间体,应用卤化法将接枝共聚物中的N—H转化为N—Cl键获得具有抗菌性的共聚物材料,并对其抗菌性能进行研究。通过FT-IR、1H NMR、SEM以及抗菌测试等分析手段表征分析了聚合物的结构、表面形貌和抗菌性能等。结果表明该工艺合成了纤维素接枝N-羟甲基丙烯酰胺共聚物,接枝后表面明显变得粗糙,有利于材料与细菌的接触进而充分发挥其抗菌性能,制备的材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好抗菌性能,在抗菌材料领域具有较好的应用前景。