磺酸基功能化离子液体催化合成甘油衍生物的研究

发布时间：2017-04-14 00:08

  本文关键词：磺酸基功能化离子液体催化合成甘油衍生物的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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[C3SO3Hnhin]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。
【关键词】：离子液体 甘油 甘油三苯甲酸酯 双甘油硼酸月桂酸酯 苯甲醛甘油缩醛
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• Contents11-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 离子液体概述14-17
• 1.1.1 离子液体的分类14
• 1.1.2 离子液体的优点14-15
• 1.1.3 离子液体在催化反应中的应用15-17
• 1.2 甘油酯的合成研究进展17-22
• 1.2.1 甘油酯型增塑剂的研究进展18-19
• 1.2.2 甘油酯型硼系表面活性剂的研究进展19-22
• 1.3 苯甲醛甘油缩醛的合成研究进展22-24
• 1.3.1 缩醛反应机理22-23
• 1.3.2 苯甲醛甘油缩醛及其合成进展23-24
• 1.4 研究内容与课题来源24-26
• 1.4.1 研究内容24-25
• 1.4.2 课题来源25-26
• 第二章 磺酸基功能化离子液体催化制备甘油三苯甲酸酯26-38
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-30
• 2.2.1 实验试剂27
• 2.2.2 实验仪器27-29
• 2.2.3 甘油三苯甲酸酯的合成29
• 2.2.4 甘油三苯甲酸酯产物含量的测定29-30
• 2.3 结果与讨论30-37
• 2.3.1 甘油三苯甲酸酯产物的表征30-31
• 2.3.2 甘油三苯甲酸酯产物的NMR定量分析31-33
• 2.3.3 离子液体种类的影响33
• 2.3.4 离子液体用量的影响33-34
• 2.3.5 反应物料比的影响34-35
• 2.3.6 反应温度的影响35-36
• 2.3.7 反应时间的影响36
• 2.3.8 离子液体的重复使用性36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 磺酸基功能化离子液体催化合成双甘油硼酸月桂酸酯38-49
• 3.1 引言38-39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 实验试剂39-40
• 3.2.2 实验仪器40
• 3.2.3 双甘油硼酸月桂酸酯的合成40-41
• 3.3 结果与讨论41-47
• 3.3.1 双甘油硼酸月桂酸酯产物的表征41-44
• 3.3.2 离子液体种类的影响44
• 3.3.3 离子液体用量的影响44-45
• 3.3.4 反应物料比的影响45
• 3.3.5 反应温度的影响45-46
• 3.3.6 反应时间的影响46
• 3.3.7 离子液体的重复使用性46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 磺酸基功能化离子液体催化制备苯甲醛甘油缩醛49-60
• 4.1 引言49-50
• 4.2 实验部分50-52
• 4.2.1 实验试剂50-51
• 4.2.2 实验仪器51-52
• 4.2.3 苯甲醛甘油缩醛的合成52
• 4.3 结果与讨论52-58
• 4.3.1 苯甲醛甘油缩醛的表征52-54
• 4.3.2 苯甲醛甘油缩醛含量的测定54-55
• 4.3.3 离子液体种类的影响55
• 4.3.4 离子液体用量的影响55
• 4.3.5 反应物料比的影响55-57
• 4.3.6 反应温度的影响57
• 4.3.7 反应时间的影响57
• 4.3.8 离子液体的重复使用性57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 结论60-62
• 参考文献62-68
• 攻读学位期间完成的论文和专利68-70
• 致谢70

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