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离子液体中精细合成单元反应的研究
中文名称: 离子液体中精细合成单元反应的研究
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论文编号: 3102507收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on the Unit Reactions of the Fine Synthesis in Ionic Liquids
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 应用化学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 功能化离子液体 酸性离子液体 酯化反应 硝化反应 Knoevenagel缩合反应 Mannich缩合反应 氧化反应 离子液体
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:离子液体作为一种新型的溶剂,具有挥发性小,可燃性低,热稳定性高,液态温度范围广(-100~200℃),可溶解大多数有机和无机物,易于循环利用等特点,可取代有机合成中使用的可挥发性有机溶剂。近年来,离子液体,特别是离子液体中引入具有催化作用官能团的功能化离子液体成为有机合成中的一个研究方向。 论文主要研究功能化离子液体在精细有机合成单元反应中的应用以及离子液体和常规溶剂中芳烃侧链的催化分子氧化反应。研究了Bronsted 酸性离子液体中的酸醇酯化和芳香烃硝化反应。制备了一种 Brφnsted 酸性离子液体[Hmim][HSO<,4>],用于乙酸与醇的酯化反应,通过简单的相分离就可以实现产物乙酸酯与离子液体的分离。考察了温度、时间、物料配比、离子液体用量等因素对乙酸与正丁醇反应的影响,110 ℃下反应2 h,乙酸正丁酯的产率为97%。离子液体重复使用5次,乙酸正丁酯的产率均大于94%。利用核磁共振、红外和元素分析测试技术对酸性离子液体[Hmim][HSO<,4>]的结构进行了表征,发现其以一水合物的形式存在。测定了不同浓度[Hmim][HSO<,4>]水溶液的酸强度数据,结果表明,其酸性明显高于酸性离子液体[Hmim]]CF<,3>COO]的酸性。初步研究了酸性离子液体中乙酸与苯甲醇的酯化反应动力学,结果表明,离子液体催化的酯化反应对酸和醇分别为一级反应,乙酸和苯甲醇酯化反应的活化能和指前因子分别为89.27KJ·mol<'-1>和19.50。研究了烷基苯和卤苯在离子液体[Hmim][CF<,3>COO]或[Hmim][HSO<,4>]中的硝化,使用弱硝化体系NH<,4>NO<,3>/TFAA(三氟乙酸酐)作硝化剂,发现溴苯在酸性离子液体[Hmim][HSO<,4>]中硝化对位选择性高,0℃下,对位产物的比例可达90%以上。分析和考察了离子液体在硝化反应中循环使用的可能性。 以功能化离子液体乳酸乙醇胺盐[H<,3>N<'+>-CH<,2>-CH<,2>-OH][CH<,3>CH(OH)COO<'->']和乙酸乙醇胺盐[H<,3>N<'+>-CH<,2>-CH<,2>-OH][CH<,3>COO<'->]作催化剂,在无溶剂条件下实现了苯甲醛、甲基苯甲醛、甲氧基苯甲醛、氯代苯甲醛和呋喃醛等芳香醛与氰基乙酸乙酯或丙二腈的Knoevenagel缩合反应。反应在室温条件下,数分钟至1 h内完成,收率81~98%。反应选择性好,只生成E-烯烃,产物分离过程简便,通过简单的乙醇水溶液洗涤和重结晶即可分离出产物。初步讨论了功能化离子液体催化的Knoevenagel缩合反应机理。 研究了离子液体[Bmim][BF<,4>]中和无溶剂条件下芳香醛、芳香胺和芳香酮的Mannich缩合反应。实验发现,酸性离子液体对甲苯磺酸吡啶盐[Py][Tsa]和三氟乙酸吡啶盐[Py][CF<,3>COO]可以在无溶剂、室温条件下有效地催化Mannich缩合反应,特别是[Py][CF<,3>COO]具有良好的催化效果,产物收率可达90%。探讨了在离子液体[Bmim][BF<,4>]中使用负载催化剂[Bmim]<,3>[PO<,4>(W(O)(O<,2>)<,2>)<,4>]和 TEMPO-[Bmim][PF<,6>]/CuCl 氧化甲苯以及在常规溶剂中使用Co(OAc)<,2>或MnSO<,4>催化剂分子氧氧化2,4-二甲基硝基苯和4-硝基甲苯成相应羧酸的反应。实验发现,在所探讨的实验条件下,离子液体中甲苯的催化氧化结果不理想,但常规溶剂中使用绿色氧化剂分子氧,以Co(OAc)<,2>作催化剂可选择性地将2,4-二甲基硝基苯氧化成3-甲基-4-硝基苯甲酸,收率51%,显著高于文献报道的同类反应的收率。以MnSO<,4>作催化剂,则可在温和的液相条件下将4-硝基甲苯氧化成4-硝基苯甲酸,收率75%。
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