质子酸离子液体催化酯化反应的研究

在无任何有机溶剂和温和的反应条件下,以一种新的不含卤素的质子酸离子液体(1-(4-磺酸)丁基-3-甲基咪唑基硫酸氢盐)为催化剂,研究了不同羧酸和醇的酯化反应,取得了很高的转化率和选择性,而且产物与离子液体不溶,可以通过简单倾倒与离子液体分离.所使用的离子液体真空干燥后能够重复使用.     

离子液体催化苯酚与叔丁醇烷基化反应

 研究了SO₃H-功能化离子液体的合成、表征及其催化苯酚与叔丁醇(TBA)烷基化反应的性能. 考察了反应时间t、反应温度T、反应物摩尔比及离子液体(IL)用量等因素对反应性能的影响, 并考察了离子液体的重复使用性能. 结果表明, 在T=70℃、t=420min、n(Phenol):n(TBA):n(IL)=1:1:1的优化反应条件下, 苯酚的转化率可以达到79.6%, 邻-叔丁基苯酚的选择性达到了52.4%. 离子液体重复使用4次, 其活性基本不变.     

三甲胺基SO3H-功能化离子液体催化对苯二酚叔丁基化反应

以三甲胺、1，3-丙烷磺内酯或1，4-丁烷磺内酯为原料，合成了三甲胺基SO3H-功能化离子液体（IL），采用NMR、TOF—MS、TG等手段表征了其结构和热稳定性。以对苯二酚（HQ）与叔丁醇（TBA）的烷基化反应为探针，考察了反应时间、HQ与TBA摩尔比、离子液体与HQ摩尔比、反应温度等因素对反应性能的影响，并考察了离子液体的重复使用性能。结果表明，在最佳反应条件T-343K，t=90min，n（HQ）：n（TBA）：n（IL）-2：3：1下，HQ的转化率可以达到68．4％，2-叔丁基对苯二酚（TBHQ）的选择性达到75．1％。离子液体重复使用6次，其活性基本不变。     

酸性功能化离子液体催化脂肪族醇酸酯化反应

实验探索了酸性功能化室温离子液体1-甲基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐([mimps][HSO_4])催化乙酸、丙酸与乙醇、异丙醇、正丁醇进行醇酸酯化反应的新工艺。考察了反应温度、反应时间、物料比等对酯化反应的影响。结果表明:在优化工艺条件下,乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯的产率分别为82%,86%,87%,72%,83%,化学选择性超过99%,生成的羧酸酯不溶于催化体系,产物与催化体系分层,通过简单的倾析实现产物分离过程。离子液体循环使用10次,催化活性无明显降低。     

吗啡啉类酸性离子液体的合成及其催化酯化反应

制备了N-甲基-N-丁基吗啡啉硫酸氢盐([Nbmm]HSO4)和N-甲基-N-丁基吗啡啉对甲苯磺酸盐([Nbmm]PTSA)两种新型酸性离子液体。通过FT-IR和元素分析确认其结构。所合成的离子液体均溶解于强极性溶剂,且酸性较强。以乙酸和乙醇合成乙酸乙酯的反应为模型反应考察了离子液体催化酯化反应的催化活性,吗啡啉离子液体具有很好的催化活性,其强弱顺序为[Nbmm]HSO4[Nbmm]PTSA。这与离子液体的酸性及其与原料、产物的溶解性有关。同时也说明吗啡啉离子液体的酸性主要由其阴离子决定。在n(环己烷)∶n(乙醇)∶n(乙酸)=0.88∶2∶1、离子液体[Nbmm]HSO4加入量为原料总质量的1.8%、反应时间为3h条件下,采用溶剂回流法合成乙酸乙酯收率达99.57%。脱水后离子液体重复使用5次,催化活性仍无明显下降。将[Nbmm]HSO4应用于乙酸正丁酯和油酸甲酯的合成也具有较高的催化活性。     

采用质子酸离子液体反应萃取精馏制备醋酸甲酯

以醋酸、甲醇为原料,以质子酸离子液体为催化剂和萃取剂,采用反应萃取精馏法制备了醋酸甲酯。考察了质子酸离子液体和配料比、回流比及反应时间对反应萃取精馏的影响。实验结果表明,质子酸离子液体是制备醋酸甲酯的良好催化剂和萃取剂,能消除醋酸甲酯与水或甲醇的共沸点,提高醋酸甲酯的纯度和收率;在3种质子酸离子液体[Hmim]CF3COO,[Hmim]BF4,[Hmim]HSO4中,[Hmim]HSO4(Hmim为N-甲基咪唑)的催化活性最高。反应萃取精馏的最佳工艺条件是:m(HOAc)∶m(CH3OH)∶m([Hmim]HSO4)=100∶50∶1,回流比2.5,反应时间30min。在此条件下,醋酸甲酯的纯度可达99.84%,收率可达98.65%。采用闪蒸的方法可回收醋酸、甲醇及质子酸离子液体,质子酸离子液体可重复使用8次。     

Brφnsted酸性离子液体[HMIPS]OTs的合成及其在酯化反应中的应用

实验以六亚甲基亚胺、1,3-丙烷磺酸内酯、N-甲基咪唑等为原料,合成一种新型Brφnsted酸性离子液体催化剂1-(3-磺丙基)六亚甲基亚胺对甲苯磺酸盐([HMIPS]OTs).以1H NMR、FT-IR、TG和DTG等方法对其结构、热稳定性和酸性进行了表征.分别考察了[HMIPS]OTs对乙酸和环己醇及甲基丙烯酸和甲...     

酸功能化离子液体催化合成柠檬酸三乙酯

采用酸功能化离子液体催化合成了柠檬酸三乙酯(TEC)。通过考察各种离子液体的催化活性及选择性,选定酸功能化离子液体[HSO_3-pmim]CH_3-ph-SO_3为催化合成 TEC 的催化剂,较佳工艺条件为:柠檬酸用量0.15 mol,催化剂用量为反应物总质量的10%,n(乙醇):n(柠檬酸)=6.0:1,甲苯75 mL,反应温度80～120℃,反应时间8 h,TEC 收率达到94.5%。分离出的离子液体未经任何处理重复使用10次后,收率为94.2%。     

聚苯乙烯负载酸性离子液体催化剂的制备及催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂、偶氮二异丁腈为引发剂、乙醇为分散介质,通过苯乙烯与酸性离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-乙烯基咪唑硫酸氢盐([(CH2)3SO3HVIm][HSO4])的分散聚合,制备了聚苯乙烯(PS)负载酸性离子液体催化剂(PS-[(CH2)3SO3HVIm][HSO4]),用FTIR、TG-DSC和元素分析方法对其进行了表征。表征结果显示,酸性离子液体较好地负载在PS表面,负载量为0.892 9mmol/g,该催化剂具有良好的热稳定性。将该催化剂用于醋酸与正丁醇的酯化反应,反应体系呈均相,反应结束后加入乙醇,体系转变为非均相,这种现象可使反应高效进行且催化剂易于回收。在较佳的反应条件(反应温度92℃、m(催化剂)∶m(总反应物)=0.080、n(正丁醇)∶n(醋酸)=1.2∶1、反应时间3h、环己烷8mL)下,醋酸正丁酯的收率可达到97.8%;催化剂重复使用4次后醋酸正丁酯的收率为80.2%。     

三甲胺基SO3H-功能化离子液体的合成及其催化对苯二酚叔丁基化的反应

 以三甲胺、1.3-丙烷磺内酯和1.4-丁烷磺内酯为原料，合成了三甲胺基SO₃H-功能化离子液体(IL)，采用NMR，TOF-MS，TG等手段表征了其结构和热稳定性；以对苯二酚(HQ)与叔丁醇(TBA)的烷基化反应为探针，考察了反应时间、HQ与TBA摩尔比、离子液体与HQ摩尔比、反应温度等因素对反应性能的影响, 并考察了离子液体的重复使用性能。结果表明, 在最佳反应条件下T=343K, t=90min, n(HQ):n(TBA):n(IL)=2:3:1下, HQ的转化率可以达到68.4%, 2-叔丁基对苯二本人(TBHQ)的选择性达到75.1%. 离子液体重复使用6次, 其活性不变。     

氨基酸功能化杂多酸盐的制备及其在无溶剂条件下催化正十二醇与乙酸酯化反应性能

以甘氨酸、磷钨酸为原料,在水溶液中采用一步法合成出氨基酸功能化杂多酸盐[Gly]₃ PW,并采用NMR、MS、FT-IR以及XRD等手段对其结构进行了表征。考察了其在正十二醇与乙酸酯化高选择性合成乙酸正十二酯反应中的催化性能。结果表明,在n([Gly］₃ PW)/n(正十二醇) = 0.002、n(乙酸)/n(正十二醇) = 2.0、反应温度373 K和反应时间7 h条件下,正十二醇转化率和乙酸正十二酯选择性分别达到98%和100%,且整个反应过程无需加入任何溶剂,[Gly]₃ PW显示了良好的催化性能。[Gly]₃ PW是一种有潜力的新型有机-无机杂化酯化催化剂。     

固体酸Amberlyst-15催化甘油-乙酸酯化动力学研究

以Amberlyst-15为催化剂,利用甘油与乙酸的酯化反应将生物柴油生产副产物甘油转化为高附加值酯化产物。考察了乙酸/甘油（AA/G）摩尔比及反应温度对该反应产物分布的影响。结果表明,产物分布达到平衡所需时间随AA/G摩尔比增加而延长,但随反应温度升高而缩短;甘油转化率随AA/G摩尔比及反应温度升高而增加,但AA/G摩尔比对二乙酸甘油酯(DAG)和三乙酸甘油酯(TAG)总产率的影响比反应温度更显著。Amberlyst-15的主要作用是增加目标产物（DAG和TAG）产率。甘油与乙酸酯化最优反应条件为AA/G摩尔比9、反应温度110 oC。在此条件下反应120 min后,甘油转化率达97% ,DAG和TAG总收率达90%。利用拟均相一级连续模型进行动力学分析,得到甘油逐步生成单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯的表观反应速率常数k1, k2, k3及其相应的反应活化能E1, E2, E3,即,k₁=2.07×10⁶β ^0.274 exp(-6890/T),E1= 57.26 kJ/mol;k₂=18.66β^1.82 exp(-3830/T), E₂= 31.87 kJ/mol;k₃=1.16 β^-0.474 exp(-1670/T),E₃= 13.90 kJ/mol。     

醋酸和甘油合成三醋酸甘油酯的工艺研究

以醋酸和甘油为原料合成三醋酸甘油酯（TA）,考察了不同催化剂对酯化反应的影响,筛选出对甲苯磺酸作为酯化反应的催化剂。随后考察了对甲苯磺酸（PTSA）用量、反应时间、采水和不采水工艺以及醋酸和甘油比对该酯化反应的影响。实验结果表明,催化剂用量为甘油质量的5％,在采出水的条件下反应3．5h,反应产物中三醋酸甘油酯的含量达到96％;随着醋酸和甘油比例的提高,TA收率不断增加。     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯的制备及其催化酯化反应的性能

以磷酸三丁酯和1-甲基咪唑为原料采用一步法合成1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体。利用FTIR和TG方法对该离子液体的结构和热稳定性进行了表征。表征结果表明,该离子液体具有较好的热稳定性。以乙酸正丁酯的合成反应为探针考察了该离子液体对酯化反应的催化活性,考察了反应条件对酯化反应的影响,得到了适宜的反应条件。在正丁醇与乙酸摩尔比3.0、催化剂用量占反应物总质量的8%、反应温度115℃、反应时间2.0h的条件下,乙酸转化率为90.3%,反应后产物与催化剂自动分相。该离子液体重复使用6次后乙酸转化率变化不大,且该离子液体对于其他酯化反应也具有一定的催化活性。     

负载型杂多酸催化2-丁烯与醋酸直接酯化

采用加热回流法制备了SiO2负载磷钨酸催化剂,并用于催化2-丁烯与醋酸的直接酯化反应;考察了反应条件对酯化反应的影响;用电导率法测定了催化剂的活性组分磷钨酸在产物中的溶脱量;采用傅里叶变换红外光谱、吡啶吸附红外光谱、BET比表面积测定等方法对失活催化剂进行了表征并探讨了催化剂的失活原因。实验结果表明,酯化反应的优化条件为:反应温度110℃、反应压力1.5MPa、n(2-丁烯):n(醋酸)=2、反应时间9h、催化剂用量m(磷钨酸):m(醋酸)=0.03、水用量V(水):V(醋酸)=0.02,在此条件下,醋酸的转化率为33.5%,醋酸仲丁酯的选择性为92.7%;催化剂重复使用3次后失活,磷钨酸的最大溶脱量约54%,失活催化剂中磷钨酸的Keggin结构被破坏,L酸酸量下降,B酸完全消失。     

功能化碱性离子液体在碱催化中的应用进展

综述了负载型、SiO2枝载型、聚合型及温控型碱性离子液体的制备方法,及其作为可回收催化剂在酯交换制备生物柴油反应、Michael加成反应、Claisen-Schmidt反应和Knoevenagel等绿色有机合成中的应用。     

醋酸与环己烯酯化合成醋酸环己酯宏观动力学

以磺酸型苯乙烯阳离子交换树脂(D006型)为催化剂,醋酸与环己烯直接加成酯化制备醋酸环己酯。考察了环己烯-醋酸、醋酸环己酯-醋酸2个二组分物系的吸附平衡常数之间的关系。在消除外扩散影响的条件下,研究醋酸与环己烯加成酯化反应的宏观反应动力学,在搅拌转速600 r/min、反应温度343.15~363.15 K、催化剂用量(w)5%~15%的范围内测定了宏观反应动力学数据。采用LHHW动力学模型进行数据回归,得到醋酸与环己烯加成酯化反应的指数前因子和活化能分别为5.33×109 L2/(mol·g·min)和93.06 k J/mol,该酯化反应为放热反应,标准反应焓为-40.51 k J/mol。该模型通过了统计检验,表明模型可靠。     

三乙胺基SO3H-功能化离子液体催化合成己二酸二丁酯

以三乙胺为主要原料合成了5种BrØnsted酸性离子液体,考察了不同结构离子液体对合成己二酸二丁酯的催化活性,并将离子液体酸性强弱与酸催化活性进行关联,同时优化反应温度、原料配比、反应时间、催化剂用量等反应条件。结果表明,以N (4 磺酸基)丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体为催化剂,添加带水剂环己烷,在反应温度110℃、n(1 Butanol)/n(Adipic acid)=6、m(Catalyst)/m(Adipic acid)=001、m(Cyclohexane)/m(Raw materials)=015、反应时间3 h的条件下,己二酸转化率达到99%;经连续重复使用7次,该催化剂仍可保持很高的催化活性。     

低压羰基法排出的废乙酸回收利用研究

将低压羰基法合成乙酸过程中排出的废乙酸与乙醇进行酯化反应,酯化条件为：酸醇摩尔比为1．3：1,浓H2SO4作催化剂,用量为反应物总质量的1％,釜液循环使用4次。产物粗酯用醋酸钾溶液(质量分数大于60％)萃取脱水,添加3％的K2CO3为中和剂,萃取比为0．4：1,萃取温度为室温,逆流2级萃取。经精馏可以得到相当于乙酸乙酯二级品的乙酸乙酯与丙酸乙酯混合酯产物。