离子液体与5-羟甲基糠醛及其衍生物相互作用的红外和核磁光谱研究
源于生物质的5-羟甲基糠醛(5-HMF)已被视为一种重要的绿色平台化合物，被广泛应用于精细化学品和生物燃料的制造。离子液体(ILs)作为反应介质或催化剂在生物质转化制备5-HMF的过程中表现出了优异的性能。然而，从ILs中分离出5-HMF是非常困难的，这使ILs在制备5-HMF的应用中陷入了技术瓶颈。为了解决这一问题，从分子水平上认识ILs与5-HMF间的相互作用是至关重要的。基于此，本文作为国家自然科学基金项目(NO.21573060)的一部分，较系统地研究了离子液体阴离子的类型、阳离子的结构对离子液体与5-HMF及其衍生物之间氢键相互作用的的影响，分析了氢键相互作用的位点和作用方式，主要研究内容如下: 1.在293K下，利用FTIR和1H NMR技术研究了[Bmim][CH3COO]、[Bmim][CF3COO]、[Bmim][C2H5COO]、[Bmim][HSO4]、[Bmim][NO3]、[Bmim][CH3OSO3]、[Bmim][OTf]、[Bmim][N(CN)2]、[Bmim][BF4]等9种离子液体与5-HMF的氢键相互作用，分析了离子液体阴离子的类型对离子液体与5-HMF氢键相互作用的影响。实验结果表明，离子液体阴离子与5-HMF形成氢键能力的大小顺序为:[CH3COO]-，[C2H5COO]-＞[HSO4]-＞[CF3COO]-＞[NO3]-＞[N(CN)2]-＞[CH3OSO3]-＞[OTf]-＞[BF4]-。 2.在293K下，以[BuPy][NO3]、[Py14][NO3]、[PP14][NO3]、[(Bu)3NH][NO3]等4种离子液体为研究对象，利用FTIR和1H NMR技术研究了5-HMF与这些离子液体的氢键相互作用，分析了离子液体阳离子的结构对离子液体与5-HMF氢键相互作用的影响。实验结果表明，阳离子与5-HMF氢键作用的强弱顺序为:[Py14]+＜[PP14]+＜[BuPy]+＜[Bmim]+＜[(Bu)3NH]+。 3.在293K下，采用FTIR和1H NMR技术研究了上述9种咪唑类离子液体与2，5-二甲基呋喃(2，5-DMF)、5-甲基糠醛(5-MF)和2，5-呋喃二甲醇（2，5-DHMF）的相互作用和4种不同阳离子结构的离子液体与5-MF的相互作用，分析了离子液体阴离子的类型和阳离子的结构对离子液体与5-HMF衍生物相互作用的影响。研究发现，离子液体与2，5-DMF无明显的相互作用。而对于IL/5-MF体系来说，其主要相互作用归结为离子液体咪唑环上的C2-H键和C4，5-H键的H原子与C=O键的O原子形成的氢键。在IL/2,5-DHMF体系中，其主要相互作用为离子液体阴离子与O-H的H原子形成的氢键，且形成的氢键弱于2，5-DHMF自身的氢键。阳离子与5-MF氢键作用的强弱顺序为:[Py14]+＜[PP14]+＜[BuPy]+＜[Bmim]+＜[(Bu)3NH]+。
5-羟甲基糠醛;氢键作用;离子液体;核磁共振氢谱;红外光谱
河南师范大学
硕士
物理化学
王慧勇
2016
中文
TQ251.11
93
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）