论文摘要
本文将功能化离子液体作为催化剂引入柠檬酸系列酯的合成反应,考察了各种离子液体的催化和重复使用性能,筛选出了综合性能较好的离子液体,为柠檬酸系列酯的生产提供了一种环境友好的新思路。制备了三种中性离子液体,[C4mim]Cl、[C4mim]Br、[C4mim][BF4];四种酸性离子液体,[C4mim][HSO4]、[C4mim][H2PO4]、[Hmim][HSO4]、[Hpyro][HSO4];六种酸功能化离子液体, [HSO3-pmim][HSO4]、[HSO3-pmim] [H2PO4]、[HSO3-pmim][CH3-ph-SO3]、[HSO3-pmim][ph-SO3]、[HSO3-pPydin][HSO4]、[HSO3-N（C2H5）3] [HSO4]。利用IR、1H NMR、13C NMR、TG-DSC对性能优良的离子液体进行结构与性能的表征。在催化合成柠檬酸三丁酯（TBC）的酯化反应中,通过催化活性及重复使用寿命的考察,筛选出两种酸功能化离子液体[HSO3-pmim][HSO4]与[HSO3-N（C2H5）3][HSO4]为合成TBC的综合性能优良的催化剂。（1） [HSO3-pmim][HSO4]催化合成TBC的较佳工艺条件为:催化剂用量为反应物总质量的8%,醇酸比为5.5:1,温度控制在110～150℃,反应3h。在该条件下,柠檬酸的酯化率可达99.0%。分出的[HSO3-pmim][HSO4]未经任何处理重复使用8次后,柠檬酸的酯化率仍为95.2 %。（2） [HSO3-N（C2H5）3] HSO4催化合成TBC的较佳工艺条件为:催化剂用量为反应物总质量的9.6%,醇酸摩尔比为5.5:1,反应温度110150℃,反应时间3h;此条件下,酯化率达到98.7%。在重复使用之前将醇完全蒸出（分离出的[HSO3-N（C2H5）3] HSO4不经任何处理）条件下,重复使用12次后,酯化率仍为97.8%。在催化合成乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）的反应中, [HSO3-N（C2H5）3] [HSO4]催化合成ATBC优化反应条件为:酐酯摩尔比M.R为1.5,反应温度75℃,反应时间65min,催化剂用量为总投料量的2.0%。该反应条件下,乙酰柠檬酸三丁酯的收率为98.19%。[HSO3-N（C2H5）3] [HSO4]未经任何处理重复使用6次后,乙酰柠檬酸三丁酯的收率仍达97.14%。在催化合成柠檬酸三乙酯（TEC）的酯化反应中,酸功能化离子液体[HSO3-pmim] [CH3-ph-SO3]催化合成TEC的较佳工艺条件为:催化剂用量为反应物总质量的10.0%,醇酸比为6.0:1,甲苯75ml,反应温度80120℃;反应8h。在该条件下产品的收率达94.5%。催化剂未经任何处理循环使用10次之后,TEC收率仍达94.2%。在催化合成柠檬酸三辛酯（TOC）的酯化反应中,酸功能化离子液体[HSO3-pmim][HSO4]催化合成TOC的较佳工艺条件为:催化剂用量为反应物总质量的5%,醇酸比为4.5:1,温度控制在165℃以内,反应1.5h。在该条件下,柠檬酸的酯化率可达96.7%,分出的离子液体[HSO3-pmim][HSO4]未经任何处理循环使用7次后,柠檬酸的酯化率仍为96.6%。
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摘要ABSTRACT第1章 文献综述1.1 柠檬酸酯化反应研究概述1.1.1 柠檬酸三丁酯的性质及合成研究现状1.1.2 乙酰柠檬酸丁酯的性质及合成研究现状1.1.3 柠檬酸三乙酯的性质及合成研究现状1.1.4 柠檬酸三辛酯的性质及合成研究现状1.2 离子液体的研究进展1.2.1 离子液体种类、特点及性质1.2.2 离子液体的合成方法1.2.3 离子液体的应用研究进展1.3 选题依据和研究思路第2章 离子液体的合成研究2.1 引言2.2 实验试剂与仪器2.2.1 实验试剂2.2.2 实验仪器2.3 离子液体的合成过程2.3.1 中性离子液体的制备2.3.2 酸性离子液体的制备2.3.3 酸功能化的离子液体的制备2.4 离子液体的结构与性能表征2.4.1 测试仪器及条件2.4.2 离子液体中间体MIM-PS 的表征数据3-pmim][HSO4]的表征数据'>2.4.3 离子液体[HSO3-pmim][HSO4]的表征数据3-pmim][CH3-ph-SO3]的表征数据'>2.4.4 离子液体[HSO3-pmim][CH3-ph-SO3]的表征数据3-pmim][ph-SO3]的表征数据'>2.4.5 离子液体[HSO3-pmim][ph-SO3]的表征数据3-N（C2H5）3][HSO4]的表征数据'>2.4.6 离子液体[HSO3-N（C2H5）3][HSO4]的表征数据2.4.7 其他离子液体的表征2.4.8 离子液体br（?）nsted 酸性的表征2.5 小结第3章 离子液体催化合成柠檬酸三丁酯的性能研究3.1 引言3.2 实验试剂与仪器3.3 柠檬酸三丁酯的合成及分析3.3.1 柠檬酸三丁酯的合成方法3.3.2 柠檬酸三丁酯合成原理3.3.3 产品分析方法3.4 不同种类离子液体催化酯化对酯化率的影响3.4.1 中性离子液体催化合成 TBC 实验3.4.2 酸性离子液体催化酯化对酯化率的影响3.4.3 酸功能化离子液体催化酯化对酯化率的影响3.4.4 不同酸功能化离子液体重复使用性能的考察3.4.5 催化剂选择性的考察3-pmim][HSO4]离子液体重复使用性能的考察'>3.4.6 [HSO3-pmim][HSO4]离子液体重复使用性能的考察3-pmim][HSO4] 催化合成TBC的各影响因素考察'>3.5 [HSO3-pmim][HSO4] 催化合成TBC的各影响因素考察3.5.1 催化剂用量对酯化反应的影响3.5.2 醇酸摩尔比对酯化反应的影响3.5.3 反应时间对酯化反应的影响3-pmim][HSO4] 的重复使用考察'>3.5.4 优化条件下酸功能化离子液体[HSO3-pmim][HSO4] 的重复使用考察3-pmim] H504重复使用前后结构性质的比较'>3.6 催化剂[HSO3-pmim] H504重复使用前后结构性质的比较3-N（C2H5）3][HSO4]催化合成TBC工艺条件优化'>3.7 酸功能化离子液体[HSO3-N（C2H5）3][HSO4]催化合成TBC工艺条件优化3-N（C2H5）3] [HSO4]用量对酯化反应的影响'>3.7.1 酸功能化离子液体[HSO3-N（C2H5）3] [HSO4]用量对酯化反应的影响3.7.2 醇酸摩尔比对酯化反应的影响3.7.3 反应时间对酯化反应的影响3-N（C2H5）3][HSO4]循环使用寿命的考察'>3.7.4 催化剂[HSO3-N（C2H5）3][HSO4]循环使用寿命的考察3.8 柠檬酸三丁酯的产品分析3.9 结论第4章 离子液体催化乙酰柠檬酸三丁酯合成的性能研究4.1 引言4.2 实验试剂与仪器4.3 乙酰柠檬酸丁酯的合成及分析方法4.4 功能化离子液体催化合成 ATBC4.4.1 功能化离子液体的选择3-N（C2H5）3][ HSO4]催化TBC乙酰化的工艺研究'>4.4.2 [HSO3-N（C2H5）3][ HSO4]催化TBC乙酰化的工艺研究4.4.3 反应条件的验证及优化3-N（C2H5）3][ HSO4]使用寿命的考察'>4.4.4 催化剂[HSO3-N（C2H5）3][ HSO4]使用寿命的考察4.5 产品的表征4.6 结论第5章 离子液体催化合成柠檬酸三乙酯的性能研究5.1 引言5.2 实验试剂与仪器5.3 柠檬酸三乙酯的合成5.4 催化剂催化合成 TEC 的活性及选择性的考察3-pmim][CH3-ph-SO3]催化合成TEC的各影响因素考察'>5.5 [HSO3-pmim][CH3-ph-SO3]催化合成TEC的各影响因素考察3-pmim][CH3-ph-SO3]用量对酯化反应的影响'>5.5.1 酸功能化离子液体[HSO3-pmim][CH3-ph-SO3]用量对酯化反应的影响5.5.2 醇酸摩尔比对酯化反应的影响5.5.3 反应时间对酯化反应的影响5.6 带水剂种类对酯化反应的影响3-pmim][CH3-ph-SO3]重复使用寿命的考察'>5.7 催化剂[HSO3-pmim][CH3-ph-SO3]重复使用寿命的考察5.8 产品分析5.9 结论第6章 离子液体催化柠檬酸三辛酯合成的性能研究6.1 引言6.2 实验试剂与仪器6.3 柠檬酸三辛酯的合成方法6.4 产品的分析6.5 合成TOC 的催化剂考察6.5.1 传统催化剂催化合成 TOC 实验6.5.2 离子液体催化合成TOC 实验6.6 产品分析6.7 结论结论参考文献附录致谢攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
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