功能化离子液体催化酰化和Ritter反应的研究

论文摘要

离子液体是近几年发展起来的绿色溶剂和高效催化剂,在有机反应中得到了广泛的应用。本文以离子液体作为溶剂和催化剂,应用于酰化和Ritter反应中。合成了离子液体[Bmim]BF4和[Bmim]PF6,并进行了FT-IR、1H NMR表征。将离子液体作为溶剂,磷钨酸为催化剂,催化了苯甲醚和乙酸酐的乙酰化反应,合成对甲氧基苯乙酮的较佳工艺条件为:50℃下反应6 h,产物收率达到40.89 %。产物用气相色谱分析,纯度达95 %。通过蒸出反应物和产物实现回收磷钨酸-离子液体的催化体系,并可循环使用6次而催化活性无下降。合成了三种Lewis酸离子液体[Bmim]Cl–Al2Cl6、[Bmim]Cl–Fe2Cl6、[Bmim]Cl–Zn2Cl4,并对其进行了FT-IR、1H NMR表征。0.1 mol/L的硝酸银溶液检测离子液体中间[Bmim]Cl纯度为99.5 %。选定Lewis酸离子液体[Bmim]Cl-Al2Cl6为催化剂,研究了反应物摩尔比、反应时间、反应温度等因素对酰化反应的影响,合成对甲氧基苯乙酮的较佳工艺条件:苯甲醚和乙酸酐的摩尔比为1:1.5,反应温度60℃,反应时间6 h,产物收率达到78.8 %。并对产物进行了FT-IR、1H NMR、13C NMR的表征;熔点的实验测定值38.539.2℃;气相色谱分析产物纯度达99 %。己烷萃取离子液体,经旋蒸和真空干燥后循环使用5次,催化活性几乎不降低。合成了四种Br?nsted酸离子液体[Bmim][HSO4]、[Bmim][H2PO3]、[Emim][HSO4]、[Epy][HSO4],并对其进行了FT-IR、1H NMR表征。Hammett函数法计算Br?nsted酸离子液体的酸度,[EPy] HSO4酸度最强为-0.04。以Br?nsted酸离子液体作为催化剂,催化叔丁醇和苯乙腈合成了N-叔丁基苯乙酰胺,用FT-IR、1H NMR、13C NMR的表征进一步证明了其结构;液相色谱分析纯度达100 %。接着以Br?nsted酸离子液体作为催化剂,催化叔丁醇和丙烯腈合成了N-叔丁基丙烯酰胺,用FT-IR、1H NMR、13C NMR的表征进一步证明了其结构;液相色谱分析纯度达90.75 %。选定Br?nsted酸离子液体[EPy] [HSO4]为催化剂,以叔丁醇和苯乙腈为反应物,合成对N-叔丁基苯乙酰胺为例,得出了Ritter反应的工艺条件,50℃反应5 h,N-叔丁基苯乙酰胺的收率可达84.2 %,反应后的上层水溶液中的离子液体通过在真空干燥后重复使用6次,催化活性降低不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 离子液体的研究进展
• 1.2 离子液体的分类
• 1.2.1 咪唑型（吡啶型）离子液体
• 1.2.2 新型阳离子型离子液体
• 1.2.3 手性离子液体
• 1.2.4 多聚阳离子型离子液体
• 1.2.5 功能化离子液体
• 1.3 离子液体的合成
• 1.3.1 一步合成法
• 1.3.2 两步合成法
• 1.4 离子液体的应用
• 1.4.1 Lewis 酸离子液体
• 1.4.2 Br?nsted 酸离子液体
• 1.4.3 碱性离子液体
• 1.4.4 手性离子液体
• 1.5 课题来源和课题的研究内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 咪唑类离子液体中苯甲醚酰化反应
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 离子液体的制备
• 2.1.4 苯甲醚乙酰化反应
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 离子液体的FT-IR
• 2.2.2 离子液体的核磁图谱（1H NMR）数据
• 2.2.3 对甲氧基苯乙酮的气相色谱
• 2.2.4 离子液体[Bmim]BF4 和[Bmim]PF6 对反应的影响
• 2.2.5 反应温度对苯甲醚乙酰化反应的影响
• 2.2.6 反应时间对苯甲醚乙酰化反应的影响
• 2.2.7 离子液体的循环使用性能考察
• 2.3 本章小结
• 第3章 Lewis 酸离子液体催化合成对甲氧基苯乙酮
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 Lewis 酸离子液体的制备
• 3.1.4 苯甲醚的酰化反应
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 离子液体的分析方法
• 3.2.2 对甲氧基苯乙酮的分析方法
• 3.2.3 反应时间对对甲氧基苯乙酮收率的影响
• 3.2.4 反应温度对对甲氧基苯乙酮收率的影响
• 3.2.5 反应物摩尔比对对甲氧基苯乙酮收率的影响
• 3.2.6 离子液体[Bmim]Cl/MCly 种类对产物收率的影响
• 3.2.7 离子液体的循环使用性能的考察
• 3.3 本章小结
• 第4章 Br（?）nsted 酸离子液体催化 Ritter 反应
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 Br（?）nsted 酸离子液体的制备
• 4.1.4 离子液体的分析方法
• 4.1.5 Br（?）nsted 酸离子液体的H0 值的测定
• 4.1.6 叔丁醇与苯乙腈的Ritter 反应
• 4.1.7 N-叔丁基苯乙酰胺的分析方法
• 4.1.8 叔丁醇与丙烯腈的Ritter 反应
• 4.1.9 N-叔丁基丙烯酰胺的分析方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 催化剂对Ritter 反应的影响
• 4.2.2 反应时间对叔丁醇和苯乙腈的Ritter 反应的影响
• 4.2.3 反应温度对叔丁醇和苯乙腈的Ritter 反应的影响
• 4.2.4 离子液体的循环使用性能考察
• 4.3 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢