磺酸基功能化离子液体催化合成甘油衍生物的研究
近年来，离子液体越来越受到人们的关注，其应用范围越来越广。酸性离子液体优良的催化性能被广泛应用于绿色有机合成领域。
本论文在课题组前期研究的基础之上，继续对基于离子液体的生物柴油副产物甘油的开发利用进行研究。探讨酸性离子液体作为催化剂应用于制备甘油衍生物的反应。参照文献合成了1-（3-磺丙基）-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([C3SO3Hnhp]HSO4)、2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnhp]HSO4)、1-（3-磺丙基）-3-甲基咪唑硫酸氢盐([C3SO3Hmim]HSO4)、N-甲基咪唑硫酸氢盐（[Hmim]HSO4）、1-（3-磺丙基）-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([C3SO3Hnmp]HSO4)、N-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、4-（3-磺丙基）-吗啡啉硫酸氢盐([C3SO3Hnhm]HSO4)、吗啡啉硫酸氢盐（[Hnhm]HSO4）、1-（3-磺丙基）-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐（[C3SO3Hmim]TSA）和N-甲基咪唑对甲苯磺酸盐([Hmim]TSA)等十种酸性离子液体，并进行了以下工作:
1.分别考察了[C3SO3Hnhm]HSO4、[Hnhm]HSO4、[C3SO3Hnmp]HSO4、[Hnmp]HSO4、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4和[Hmim]TSA等七种酸性离子液体作为催化剂在甘油和苯甲酸制备甘油三苯甲酸酯的反应体系中的催化活性，其中[C3SO3Hnhm]HSO4的催化活性最高。以[C3SO3Hnhm]HSO4为催化剂进行目标的条件优化，结果表明，当n（离子液体）∶n（甘油）∶n（苯甲酸）=0.27∶1∶3.3，140℃反应5h，甘油三苯甲酸酯的产率可达79.0％，且离子液体不经任何处理可重复使用2次，其催化活性基本不变。
2.以甘油、硼酸和月桂酸制备双甘油硼酸月桂酸酯的第二步反应为模型反应，考察了酸性离子液体作为催化剂的应用。第一步先以甘油和硼酸制备了双甘油硼酸酯;在第二步反应中考察了[C3SO3Hmim]TSA、[Hmim]TSA、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4、[C3SO3Hnhp]HSO4和[Hnhp]HSO4等六种酸性离子液体的催化活性，并与传统催化剂对甲苯磺酸进行了比较。结果表明，[C3SO3Hmim]HSO4催化活性最高。以[C3SO3Hmim]HSO4为催化剂进行目标的条件优化，结果表明，当n（离子液体）∶n（双甘油硼酸酯）∶n（月桂酸）=0.12∶1∶2.0，120℃反应2h条件下，双甘油硼酸月桂酸酯的产率就可达到93％以上，而且离子液体不经任何处理可重复使用8次，催化活性基本不变。离子液体与对甲苯磺酸的比较结果表明，磺酸型离子液体与对甲苯磺酸的催化活性相当，但是磺酸型离子液体具有反应后产物易于分离、可多次重复使用和环境友好等优点。
3.在以甘油和苯甲醛制备苯甲醛甘油缩醛的反应中，考察了[C3SO3Hnhp]HSO4、[Hnhp]HSO4、[C3SO3Hmim]HSO4、[Hmim]HSO4、[C3SO3Hnmp]HSO4和[Hnmp]HSO4等六种酸性离子液体在反应体系中的催化活性，结果表明[C3SO3Hnhp]HSO4的催化活性最高。以[C3SO3Hnhp]HSO4为催化剂进行目标反应的条件优化，结果表明，当n（离子液体）∶n（甘油）∶n（苯甲醛）=0.066∶1∶0.9，130℃反应4h，产率达60.1％。在最优反应条件下离子液体可以重复使用3次，其催化活性基本不变。
综上所述，磺酸型离子液体对目标反应具有可与传统催化剂相比拟的催化效果，而且产物易于分离，后处理简便，可重复使用，对环境更友好。因此，在绿色有机合成领域具有潜在的应用前景。
磺酸基功能化离子液体;催化合成;甘油衍生物;催化活性;反应条件
广东工业大学
硕士
化学工艺
黄宝华
2013
中文
O645.13;O623.413
69
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）