固载型离子液体催化合成碳酸酯的研究
碳酸酯是一种重要的化合物,其在有机合成、印染、电化学以及石油化工等领域都有着广泛的应用,所以,碳酸酯的绿色,高效合成成为近几年研究的热点。而离子液体凭借其本身的特点,如在高压下可以大量溶解CO2,对环氧化物环加成反应具有良好的催化效果,催化剂能够重复使用等,从而使离子液体在碳酸酯合成中的应用成为研究热点。但液相离子液体存在价格较高、用量大、催化剂不易于分离提纯等缺点,所以通过吸附或者接枝的固载化方法,尝试将离子液体负载在无机多孔材料或者有机高分子材料上,制得多相催化剂,把离子液体的特性转移到多相固体催化剂上,成为目前关于离子液体研究的一个热门领域。
本文采用阳离子聚合方法把咪唑阳离子结合到无机硅胶上,然后通过离子交换法,得到不同阴离子的固载化离子液体。通过红外、碳谱核磁共振、元素分析等手段对固载化的[mim]Cl,[mim]BF4,[mim]PF6进行定性分析,确定其结构。通过对反应影响因素的考察,得出单纯使用固载型离子液体催化剂时,活性明显低于传统均相反应结果,环氧丙烷(PO)转化率只有67.74％。据文献报道,助催化剂的加入可以提高PO的转化率,所以实验考查多种助催化剂对此反应的影响,得出加入助催化剂AlCl3形成的共催化体系,可以提高PO转化率。实验最终得到适宜的催化反应条件为:催化剂[mim]Cl0.3g,助催化剂AlCl30.03g,环氧丙烷(PO)2.0g,CO2压力3MP,反应温度120℃,反应时间4h。在此条件下,PO转化率可以达到99.12％,碳酸丙烯酯(PC)的选择性为99.1％。对催化体系重复使用性的研究发现,该催化体系重复使用4次后,活性没有明显的降低。本文对此固载型离子液体催化剂对一步法合成碳酸二甲酯反应的催化活性进行考察,考通过对反应影响因素的考察,得出适宜的催化反应条件为:催化剂[mim]BF40.75g,共催化剂甲醇钠0.25g,甲醇200mmol,PO25mmol,CO2压力4MP,反应温度120℃,反应时间6h。在此条件下,PO的转化率为85.14％,碳酸二甲酯(DMC)的选择性和收率分别为45.99％和39.16％。对催化体系重复使用性的研究发现,该催化体系重复使用4次后,活性没有明显的降低。
碳酸丙烯酯;催化合成;阳离子聚合;离子液体
天津大学
硕士
化学工艺
韩金玉
2010
中文
TQ225.52;TQ203.2
58
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）