离子液体的固载化及其在甘油醚化中的性能

将实验室自制的离子液体[BMIM]BF_4固载在活性炭上作为催化剂,研究其在甘油与叔丁醇醚化反应中的催化性能,并利用单因素实验考察反应温度、反应时间、n(叔丁醇)∶n(甘油)和催化剂离子液体负载量对甘油转化率以及醚化产物选择性的影响。结果表明,在无需额外添加溶剂、n(叔丁醇)∶n(甘油)=4∶1和离子液体负载量为甘油质量的9%条件下,在85℃,以150 r·min~(-1)速率反应10 h,甘油羟基转化率最高可达73%,甘油二醚和甘油三醚选择性分别为32.67%和16.81%。     

强酸性杂多类离子液体及其催化甘油酯化反应性能

设计筛选了一系列不同阳离子和阴离子的杂多类离子液体,并通过调整阴阳离子的摩尔比控制其酸性以及在甘油乙酯化制备三醋酸甘油酯反应中的催化活性。采用FT-IR、1H-NMR对优选催化剂进行了表征,用正丁胺电位滴定法研究了催化剂的阴阳离子对其酸性的影响。详细研究了原料摩尔比、催化剂用量和反应时间等对三醋酸甘油酯产物收率的影响。在酸醇摩尔比6:1,催化剂H2[TEAPS]PW12O40用量为甘油摩尔数的0.026%,反应温度110 oC,反应时间8 h的最佳工艺条件下,甘油转化率超过99%,三醋酸甘油酯选择性超过98%,催化剂可以方便的回收并循环使用。     

Brφnsted酸性功能化双核离子液体制备及催化合成醋酸丁酯研究

采用两步法制备了功能化Brφnsted酸性双核咪唑离子液体催化剂,并用1H-NMR、FT-IR对催化剂的结构进行了表征,系统考察了其在醋酸与丁酯催化酯化高选择性地合成醋酸丁酯反应中的催化性能。结果表明,功能化Brφnsted酸性双核咪唑离子液体具有很好的催化活性,其催化活性与阴离子的种类有关,其中双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双硫酸氢盐(MTEIMHS)的催化活性最好,在最佳催化剂用量为1.6%(wt),反应在90℃的温度下反应4 h,醋酸转化率可达到82%,且选择性接近99.9%。由此可见MTEIMHS双核离子液体有望成为一种有潜力的酯化催化剂。     

[BMIM]HSO4/Al2O3催化剂的制备及其在甘油脱水反应中的应用

采用两步法合成离子液体[BMIM]HSO4,并采用浸渍法制备了[BMIM]HSO4/Al2O3固载型离子液体催化剂,用TG-DTG、BET、SEM等方法对催化剂进行表征。在常压连续流动的固定床反应器中,考察甘油制备丙烯醛的工艺条件,重点考察了反应温度、离子液体的负载量、体积空速对反应的影响及催化剂的稳定性。结果表明,较优条件为：当催化剂为[BMIM]HSO4/Al2O3,负载量为40%、反应温度为300℃、体积空速为6 h-1时,丙烯醛的选择性可达90.22%,甘油的转化率为100%,且催化剂在使用100 h后仍保持75%的收率。     

酸性离子液体催化合成三醋酸甘油酯

合成了［HSO₃-pmim］Cl、［HSO₃-pmim］［H₂PO₄］、［HSO₃-pmim］［BF₄］和［HSO₃-pmim］ ［HSO₄］离子液体，用1H-NMR和FT-IR对离子液体的结构进行了确定。将几种酸功能化离子液体应用于三醋酸甘油酯的合成反应中，筛选出了一种催化效果好又可以重复使用的离子液体［HSO₃-pmim］［HSO₄］。考察了催化剂用量、原料配比和反应时间对反应的影响，得到了较佳反应条件：n(甘油)∶n（醋酸）=1∶8，催化剂用量为醇酸总质量的5.8%，反应时间6 h，反应温度(80~90) ℃。对该功能化离子液体的重复使用性进行了考察，重复使用10次后，三醋酸甘油酯的收率仍大于90%。     

负载型MoO_3/SiO_2催化合成乙酸乙酯

采用等体积浸渍法制备了MoO3/SiO2负载型催化剂,并用于催化乙醇和乙酸的酯化反应。考察了催化剂的制备条件及反应条件对醋酸转化率的影响。结果表明,催化剂适宜的制备条件为焙烧温度450℃,焙烧时间4 h,MoO3负载量为20%;适宜的反应条件为反应时间3 h、原料醇酸比为1.4︰1、催化剂用量为醋酸质量的1.9%,醋酸的转化率为79%,乙酸乙酯的选择性为100%,催化剂可重复使用。     

非碱性条件下磷酸镍钴分子筛对甘油催化氧化反应研究

采用水热合成法制备了磷酸镍钴分子筛(Co-VSB-1),将焙烧后的样品作为催化剂,在非碱性条件下以H2O2作为氧化剂用于甘油的催化氧化反应,考察了反应时间、温度以及H2O2和甘油摩尔比对甘油催化活性和选择性的影响。结果表明:Co-VSB-1作为催化剂对甘油酸和甲酸具有较高的选择性,当n(H2O2)∶n(甘油)=2∶1,反应时间为4 h,反应温度为70℃时,甘油的转化率为8.2%,甘油酸、甲酸和乙醇酸的选择性分别为45.1%,49.9%和5.0%。同时,通过催化性能实验,发现Co-VSB-1骨架中的钴离子作为催化活性中心对甘油的氧化起到了催化作用。     

磺酸基功能化离子液体催化合成甘油缩环己酮的研究

研究了在一系列磺酸根功能化的离子液体催化下,丙三醇与环己酮的缩合反应。以磺酸基功能化的吡啶磷酸类离子液体[SO3H-bPy][H2PO4]为催化剂,系统考察了反应时间、酮与醇的配比、催化剂的用量及催化剂重复使用、不同阴离子、阳离子等因素对反应的影响,优化了反应条件。结果表明,离子液体[SO3H-bPy][H2PO4]为催化剂,当环己酮与丙三醇摩尔比为1∶1.5,催化剂用量为0.1 g/1 mol酮,反应2 h,转化率可达99.8%以上,选择性可达100%。证明离子液体对该缩合反应有较好的催化活性和选择性。     

改性二氧化硅负载离子液体催化合成2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸

对负载离子液体催化乙苯与邻苯二甲酸酐酰化反应合成2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸(BE酸)进行了研究。以AlCl₃溶液和混合酸为改性剂,对二氧化硅载体进行改性,采用浸渍法制备系列负载离子液体,采用FT-IR、BET、SEM和XRD对催化剂进行表征,考察载体改性剂、负载温度和负载量对催化剂性能的影响,并对反应条件进行了优化。结果表明,负载型离子液体在催化合成BE酸的反应中有较高的活性,但目标产物BE酸的选择性较低。经过混合酸对载体改性后,邻苯二甲酸酐的转化率和BE酸的选择性达到100％和91.1％,催化剂综合性能明显提高。催化剂再生后,BE酸的选择性为88.92%。     

甲苯/酸性离子液体两相中顺酐选择性加氢生成四氢呋喃的研究

在甲苯/离子液体两相催化体系中,以三苯基膦和三氯化钌活化生成的配合物为催化剂,研究了顺酐选择性加氢生成四氢呋喃的反应,考察了离子液体、反应时间、反应温度、反应压力、顺酐与催化剂物质的量比以及离子液体用量对加氢反应的影响,同时考察了离子液体的循环使用。在453 K、12 h、4 MPa和n(PPh₃)∶n(RuCl₃)＝3∶1的条件下,反应的转化率和选择性分别为100%和962%。由于催化剂“负载”于离子液体中且产物不溶于离子液体,通过简单的相分离即可分离催化剂和产物。离子液体催化体系重复使用5次后,其催化活性基本不变。     

固载离子液体［HSO3-BMIM］［HSO4］/SiO2的制备及其催化乙酸乙醇酯化反应的研究

为使离子液体(ILs)在保持催化活性的前提下更易分离回收,减轻ILs的腐蚀,制备了固载ILs,并用于催化酯化反应合成乙酸乙酯(EtAc)。通过红外光谱、热失重、N₂吸附-脱附、扫描电镜等对固载ILs进行表征分析,发现溶胶-凝胶(Sol-Gel)法比浸渍法能更有效地固载ILs于二氧化硅(SiO₂)载体上,在催化乙酸乙醇酯化合成EtAc时催化效果较好。反应条件为酸醇比R⁰_A∶E = 1,反应温度T在323.15~338.15 K范围内,催化剂与乙酸质量比x_cat∶HAc在5%~15%范围内时,Sol-Gel法制备的[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂初始反应速率较快,反应30 min时乙酸转化率(X_HAc)超过50%,达到平衡转化率(68%)的约70%。使用LHHW模型拟合[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂催化酯化反应的速率,结果表明该模型预测准确。重复性考察发现,[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂在前三次使用时的X_HAc (t = 4 h)超过60%,经六次使用后有所下降。使用Sol-Gel法制备的固载ILs的催化活性和稳定性优于浸渍法,表明Sol-Gel法更适合用于制备固载ILs。     

固载离子液体［HSO3-BMIM］［HSO4］/SiO2的制备及其催化乙酸乙醇酯化反应的研究

为使离子液体(ILs)在保持催化活性的前提下更易分离回收,减轻ILs的腐蚀,制备了固载ILs,并用于催化酯化反应合成乙酸乙酯(EtAc)。通过红外光谱、热失重、N₂吸附-脱附、扫描电镜等对固载ILs进行表征分析,发现溶胶-凝胶(Sol-Gel)法比浸渍法能更有效地固载ILs于二氧化硅(SiO₂)载体上,在催化乙酸乙醇酯化合成EtAc时催化效果较好。反应条件为酸醇比R⁰_A∶E = 1,反应温度T在323.15~338.15 K范围内,催化剂与乙酸质量比x_cat∶HAc在5%~15%范围内时,Sol-Gel法制备的[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂初始反应速率较快,反应30 min时乙酸转化率(X_HAc)超过50%,达到平衡转化率(68%)的约70%。使用LHHW模型拟合[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂催化酯化反应的速率,结果表明该模型预测准确。重复性考察发现,[HSO₃-BMIM][HSO₄]/SiO₂在前三次使用时的X_HAc (t = 4 h)超过60%,经六次使用后有所下降。使用Sol-Gel法制备的固载ILs的催化活性和稳定性优于浸渍法,表明Sol-Gel法更适合用于制备固载ILs。     

吡啶硫酸氢盐离子液体催化甘油与乙酸酯化反应动力学

以吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂,系统研究其催化甘油和乙酸酯化反应生成三乙酸甘油酯的动力学行为。采用单因素实验考察反应温度、酸醇摩尔比、催化剂用量等因素对甘油转化率及产物三乙酸甘油酯收率的影响。根据拟均相一级反应机理建立微分方程组模型,通过动力学数据拟合获得指前因子和反应活化能。结果表明:甘油转化率随反应温度、酸醇摩尔比升高而增加;随着催化剂用量的增加,甘油的反应速率逐渐增大,但平衡转化率基本不变。当反应温度为110℃,乙酸/甘油摩尔比为6∶1,催化剂用量为甘油的3%(质量分数)时,甘油转化率最高为98.5%,三乙酸甘油酯收率最高为40.4%。甘油与乙酸反应逐步生成单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯的指前因子k10、k20、k30分别为7.17、14.19、13.78 min-1,其相应的反应活化能E1、E2、E3分别为19.10、21.58、23.25 kJ·mol-1,该动力学模型计算值与实验值吻合较好。该催化剂相较于已报道的Amberlyst-15、杂多酸催化剂反应条件更温和、选择性更高、反应活化能更小,具有更好的催化效果。     

Synthesis of 2-Methyl-4-methoxyaniline from o-Nitrotoluene Using Pt/C and Acidic Ionic Liquid as Catalyst System

2-Methyl-4-methoxyaniline (MMA) was synthesized by one-pot method through the hydrogenation and Bamberger rearrangement of o-nitrotoluene in methanol using acidic ionic liquid and 3% Pt/C as catalyst system. The effects of ionic liquid type, dosage of ionic liquid and 3% Pt/C, reaction temperature and reaction pressure on o-nitrotoluene conversion and MMA selectivity were investigated. The results indicated that the imidazolium-based acidic ionic liquid which contains SO₃H-functionalized cation showed higher selectivity to MMA than other acidic ionic liquids used in this work. Using 1-(propyl-3-sulfonate)-3-methylimidazolium hydrosulfate ([HSO₃-pmim][HSO₄]) as the acid catalyst, the selectivity to MMA was as high as 67.6% at 97.8% of o-nitrotoluene conversion. As 3% Pt/C increased from 0.01 g to 0.025 g, the selectivity to MMA decreased from 73.4% to 62.5%, because of the hydrogenation of intermediate o-methyl-phenylhydroxylamine to o-toluidine becoming more dominant. An increase in hydrogen pressure also had obviously dramatic effect in lowering the MMA selectivity. After easy separation from the products, the catalyst system could be reused at least 3 times.     

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-C₃SO₃H][MeSO₃]、[Me（OEt）₂-MOR-C₃SO₃H][MeSO₃]、[Me（OEt）₃-MOR-C₃SO₃H][MeSO₃]、[2（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₂₀₀][2MeSO₃]、[2（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₄₀₀][2MeSO₃],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（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₄₀₀][2MeSO₃]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。     

Kinetics of esterification of glycerol with acetic acid catalyzed by pyridine bisulfate ionic liquid

Using pyridine bisulfate ionic liquid as a catalyst, the kinetic behavior of glycerol and acetate into triacetin was systematically studied. The effects of reaction temperature, molar ratio of acid to alcohol, and amount of catalyst on glycerol conversion and triacetin yield were investigated using single factor experiments. The reaction kinetic model was developed using the quasi-homogeneous first-order reaction theory. The pre-exponential factor and the reaction activation energy were obtained by fitting the kinetic experimental data. The results showed that the conversion of glycerol increased with increasing of reaction temperature and the molar ratio of acetic acid to glycerol. With the increase of the amount of catalyst, the reaction rate of glycerol increased gradually, but the equilibrium conversion remained essentially unchanged. Under the optimum reaction conditions of temperature at 110℃, the molar ratio of acetic acid to glycerol in 6∶1 and the catalyst dosage of 3%, the maximum conversion of glycerol and the maximum yield of glycerol triacetate were 98.5% and 40.4% respectively. The pre-exponential factors k₁₀, k₂₀ and k₃₀ of glycerol with acetic acid gradually forming monoacetin, diacetin and triacetin were 7.17, 14.19 and 13.78 min^-1 respectively. The corresponding reaction activation energies E₁, E₂ and E₃ were 19.10, 21.58 and 23.25 kJ·mol^-1 respectively. The calculated values by the kinetic model were agreed well with the experimental values. The catalyst has a better catalytic effect than that of the reported Amberlyst-15 and heteropoly acid catalyst with milder reaction conditions, higher selectivity, and lower activation energy.     

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。     

Ni2P/SiO2催化剂制备及其乙酸加氢制乙醇催化性能评价

通过等体积浸渍和N₂气流中热处理过程制备了系列氧化硅负载过渡金属磷化物催化剂,经乙酸加氢制乙醇反应实验和动力学分析评价催化剂性能。研究结果表明,随着反应温度从280℃升高到340℃,乙酸转化率和乙醇选择性均逐渐提高。随着催化剂制备的P/Ni摩尔比从2：1增大到4：1,催化剂活性和乙醇选择性均先增大后减小,P/Ni摩尔比为3：1催化剂性能较佳。250℃热处理制备催化剂的催化性能优于200℃及300℃。Ni₂P/SiO₂催化剂活性和乙醇选择性均高于Co₂P/SiO₂催化剂。用次磷酸钠作为磷补充源制备催化剂的性能优于次磷酸钾。采用较佳条件下制备的Ni₂P/SiO₂催化剂,在温度340℃、压力2.0 MPa、氢酸进料量比10：1、质量空速0.4 h^-1条件下进行乙酸加氢反应,乙酸转化率为100%,乙醇选择性达到74.56%,并且适当升高反应温度会进一步提高乙醇选择性。     

PtAu/ZrO_2催化甘油选择性制备乳酸

采用溶胶-沉积法制备了Pt Au/ZrO_2系列催化剂,在惰性气体气氛下用于催化甘油选择性制备乳酸。研究不同反应温度下,不同单金属负载和不同比例Pt Au双金属负载催化剂的催化活性以及不同气氛下催化剂重复使用性能,对催化剂进行BET、AAS和TEM等表征。结果表明,在浓度1.1 mol·L-1甘油水溶液10 m L、(1∶1)Pt Au/ZrO_2催化剂用量0.132 g、反应温度160℃、氮气压力1.4 MPa和反应时间6 h条件下,甘油转化率90%,乳酸选择性93.7%。催化剂重复使用性能实验验证了氧气气氛下催化剂活性保持良好。     

Synthesis of glycerol triacetate using functionalized ionic liquid as catalyst

BACKGROUND: With the development of bio‐diesel, it has become an urgent task to make full use of glycerol, which is a by‐product of the production of bio‐diesel. Glycerol triacetate (GTA) is one of the important derivatives of glycerol and can be used in many fields. Usually it is prepared industrially in the presence of mineral acidic catalysts. The shortcomings of such a process include serious environmental issues, complicated technique and no recyclability of catalyst. Recently, it was reported that many acidic functionalized ionic liquids (FILs) could be synthesized and used in esterifications with excellent catalytic performance. Hence, the esterification of glycerol with acetic acid to produce GTA was investigated using acidic FILs as catalyst. RESULTS: The results indicated that [HSO₃‐pmim][HSO₄] exhibited promising catalytic performance. Using [HSO₃‐pmim][HSO₄] as catalyst, the yield of GTA was above 95%. The catalyst was utilized ten times and the GTA yield remained above 91%. CONCLUSION: The good catalytic performance and reusability of this FIL may contribute to the development of an environmentally friendly strategy for the synthesis of GTA. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry