论文摘要
作为一种室温熔融盐,室温离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的环境友好型溶剂,并以其特有的非挥发性、强极性、宽液程、对水和空气稳定、选择溶解能力与可设计性等优良性能而受到化学界的广泛关注,被认为是一种能在许多领域代替易挥发化学溶剂的绿色溶剂。虽然离子液体是非挥发性溶剂,但是在离子液体的合成及分离过程中经常使用很多挥发性的有机溶剂,不仅会污染环境并且易造成交叉污染。因此,作为一种环境友好型溶剂的超临界二氧化碳流体,因其无毒、不燃、廉价、易得和临界温度、临界压力低等优点而备受人们的青睐,并被广泛应用于有机合成、萃取、材料制备等过程。β-环糊精（β-CD）对许多药物有特殊的包结作用,常常作为药物辅料,但因其溶解性和一些物理性质方面的欠缺而使其应用受到一定限制。为了克服环糊精本身存在的缺点,近年来对天然环糊精进行改性的研究在国际上得到了重视。由于β-环糊精易溶于有机溶剂二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶以及由它们构成的混合溶剂中,所以传统的β-环糊精的乙酰化反应通常采用乙酸酐为乙酰化试剂,吡啶为溶剂。由于苎麻纤维素较高的结晶度、分子间和分子内存在大量的氢键,使其具有在大多数溶剂中不溶解的特点,这成为苎麻纤维素在应用开发中的最大障碍。开发有效的纤维素溶剂体系是解决这一难题的关键。本论文围绕以离子液体为溶剂和反应介质,进行了如下研究:以超临界二氧化碳为反应介质,在不同条件下合成了离子液体[bmim]Br和[amim]Cl。通过傅立叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱表征了离子液体。谱图与以有机溶剂为反应介质制备的离子液体一致且纯度较高。考察了反应温度、压力等因素对转化率的影响。研究表明,压力对转化率的影响很大。以超临界二氧化碳为反应介质通过调节压力可以将未反应完的反应物带出反应体系,通过接收瓶回收,既达到了分离的目的,又实现了残余反应物的回收,且回收后可以重复使用。反应不需要使用过量的卤代烷就可以达到高的转化率。反应完成后,不需要另外加入有机试剂分离提纯离子液体。整个过程是高效、绿色、简单、不浪费试剂而且对环境危害小。提供了一种绿色、高效的合成离子液体的方法,这种方法可以用于合成其他离子液体。以离子液体[bmim]Br为溶剂实现了离子液体[bmim]Br对β-CD的溶解和再生,研究结果表明离子液体[bmim]Br是溶解β-CD的非衍生化试剂。考察了溶解过程中离子液体的循环使用,表明离子液体[bmim]Br是一种易于回收和循环利用的β-CD溶剂。以离子液体[bmim]Br为反应介质,乙酸酐为乙酰化试剂,不加任何催化剂对β-CD进行乙酰化改性,在均相反应体系中制备了不同取代度的乙酰化β-CD。乙酰化β-CD通过NMR、PT-IR和X-射线衍射光谱表征。通过1H-NMR谱测定β-CD的取代度,通过取代度来测定乙酰化β-CD的乙酰化程度。考察了反应条件,如反应温度、反应时间、乙酸酐的用量对取代度的影响。考察了乙酰化反应过程中离子液体[bmim]Br的回收和循环使用,回收的离子液体具有较高的纯度。与新制的离子液体[bmim]Br相比,回收的离子液体乙酰化反应效果并不减弱。结果表明,在离子液体[bmim]Br中,加入乙酸酐和β-CD通过简单的一步法反应,就可以制备乙酰化β-CD。反应过程简单,不需要复杂的纯化过程。与传统的乙酰化反应相比,本实验条件较为绿色,为以离子液体为溶剂进行β-CD的其他衍生化反应提供了可能。探讨了苎麻纤维素在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐（[bmim]Cl）中的溶解性能,并采用红外光谱、X-射线衍射等手段对苎麻纤维素在离子液体[bmim]Cl中溶解和再生前后的结构变化进行了分析。结果表明,未经活化的苎麻纤维素可直接溶解于离子液体[bmim]Cl中而不发生其他衍生化反应,再生纤维素结晶状态由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ。离子液体经回收可重复使用,是一种良好的纤维素溶剂。
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