随着对生态环境的保护以及绿色化学理念的不断深入,功能化离子液体的概念被提出。近年来,酸功能化离子液体因其在有机合成、酶催化、分离提取及材料科学领域取得的显著成果而受到重视。因此研究开发出原料易得、合成方法清洁、具有特定功能以及在失效后对环境污染小的新型酸功能化离子液体是目前离子液体研究中的一项重要任务：设汁和制备出新型离子液体、壮大离子液体队伍是不断增长的绿色化学的需要。本论文研究制备了两类新型酸性离子液体：多磺酸基离子液体和兼具Br(?)nsted&Lewis双酸性离子液体,对其结构、性质进行表征,并考察了制备的离子液体在有机酸催化反应中的应用。论文的主要内容如下：1、多磺酸基离子液体的制备分别以三乙基二胺、六次甲基四胺、三苯基磷、咪唑和吗啉为原料,通过两步法和多步法合成了5种多磺酸基离子液体：[Bis-Bs-DABCO][HSO4]2(MIL1)、[Q-Bs-HMA][HSO4]4(MIL2)、[PPh3-(SO3H)4][HSO4](MIL3)、[Bis-BsImB][HSO4]2(MIL4)、[Bis-BsMoB][HSO4]2(MIL5)。原料不同,制备方法也不尽相同。原料为多胺化合物,如三乙烯二胺和六次甲基四胺,通过烷基化和酸化两步法便可得到阳离子含有多个磺酸基,阴离子为HSO4-,且HSO4-数目与阳离子中磺酸基数目相等的多磺酸基离子液体;原料为普通胺类化合物,如咪唑和吗啉,则需要先制备出具有对称性的双核化合物,再经过烷基化和酸化制备出目标离子液体；而原料为三苯基磷,则采用了先烷基化,再将酸化和磺化同时进行,制备出阳离子含有多个磺酸基,阴离子为HS04-的多磺酸基离子液体。通过核磁、元素分析以及红外表征,确定了合成离子液体的结构和组成；通过Hammett指示剂与紫外可见光谱法连用法对离子液体的酸强度进行表征,结果表明合成的离子液体具有较强的Br(?)nsted酸性；通过热重TG-DTG表征了合成多磺酸基离子液体的热稳定性,结果表明合成的离子液体具有良好的热稳定性,热分解温度均在300℃之后,具有较宽的液程。2、兼具Br(?)nsted&Lewis双酸性离子液体的制备以三乙胺、吡啶、三氯化铝、三氯化铁、氯化锌、氯化亚铜等为原料,通过多步法合成了阳离子具有Bronsted酸性,阴离子具有Lewis酸性的离子液体。按照阳离子不同可分为两类,第一类阳离子为吡啶季铵盐[bPy-SO3H],阴离子为不同FeCl3摩尔分数的兼具Br(?)nsted&Lewis酸的离子液体：[bPy-SO3H]Cl-FeCl3(XFeCl3=0.3-0.75)；第二类阳离子为三乙胺季铵盐[N(CH3CH2)3-SO3H],阴离子为不同金属氯化物MCly,且XMCly=0.67的兼具Br(?)nsted&Lewis酸的离子液体[N(CH3CH2)3-S03H]Cl-MCly。通过核磁表征了合成两类离子液体的基本结构；通过吡啶分子探针红外光谱法表征了离子液体[bPy-SO3H]Cl-FeCl3(XFeCl3=0.3～0.75)随着FeCl3摩尔分数的改变,酸类型的变化；通过乙腈分子探针红外光谱法表征了不同金属氯化物对离子液体[N(CH3CH2)3-SO3H] Cl-MCly(XMCly=0.67)Lewis酸性的影响；通过热重表征了合成离子液体的热稳定性。3、多磺酸基离子液体催化二醇的缩醛(酮)反应以第二章中合成的多磺酸基离子液体[Bis-Bs-DABCO][HSO4]2(MIL1).[Bis-BsImB][HSO4]2(MIL4)、[Bis-BsMoB][HSO4]2(MIL5)和[Q-Bs-HMA][HSO4]4(MIL2)为催化剂,催化了系列醛(酮)与二醇的缩合反应。结果表明,合成的多磺酸基离子液体不仅可以在回流条件下高效催化醛(酮)与二醇的缩合反应,在室温无溶剂条件下也可以高效催化醛(酮)转化成相应的缩醛(酮)产物。以MIL1和MIL4为催化剂,回流条件下催化系列醛(酮)与乙二醇和丁二醇的反应,仅需0.1g的催化剂,平均收率就可高达92%以上；以MIL2和MIL5为催化剂,在室温无溶剂条件下催化二醇的缩合反应,仅需0.2mmol的离子液体就可以顺利催化醛(酮)与1,2-丙二醇和2,3-丁二醇的缩合反应。研究表明二醇的结构以及醛(酮)的结构对反应具有较大的影响,醇的亲核能力越强,醛(酮)的羰基碳上的正电性越强,越利于反应的发生；在与其他磺酸基离子液体比较时,合成的多磺酸基离子液体显现出了优越的催化活性；此外,合成的多磺酸基离子液体均有良好的重复使用性。4、多磺酸基离子液体催化巯基乙醇与醛(酮)的反应以多磺酸基离子液体[PPh3-(SO3H)4][HSO4](MIL3)为催化剂,在室温无溶剂条件下,催化各种醛(酮)与巯基乙醇的反应。结果表明,该新型多磺酸基离子液体可以很好的催化巯基乙醇和各类醛(酮)的反应,平均收率可达90%,催化活性明显高于其他用于比较的酸性离子液体。反应温和、无溶剂、高收率、催化剂用量少、操作简单、良好的普适性以及催化剂重用性是该方法的主要特点。5、多磺酸基离子液体催化Friedel-Crafts反应(1)多磺酸基离子液体催化对甲酚与叔丁醇的烷基化反应首次以多磺酸基离子液体[Bis-BsImB][HSO4]2(MIL4)为催化剂,以环己烷为带水剂,催化对甲酚与叔丁醇的烷基化反应。系统的优化了反应条件,得到最优反应条件为n(对甲酚)：n(叔丁醇)：n(离子液体)=1：1：0.4；70℃；7h；环己烷用量为3mL。在该条件下,对甲酚的最高转化率为85.3%,TBC的选择性高达95.2%。该方法具有高的转化率及选择性、催化剂可重用、条件温和、操作简单等特点。与传统磺酸基离子液体相比,其催化活性明显高于传统磺酸基离子液体,且催化活性与紫外一可见光谱和Hammett指示剂法测得的离子液体酸性大小是一致的。(2)多磺酸基离子液体催化乙酰化反应以三种多磺酸基离子液体：[BisBs-DABCO][HSO4]2(MIL1)、[Bis-BsImB][HSO4]2(MIL4)以及[Bis-BsMoB][HSO4]2(MIL5)为催化剂,在室温、无溶剂条件下,催化醇、酚与乙酸酐的乙酰化反应。结果表明,所有反应在1-5分钟便可达到85-99%的收率,且几乎无副产物生成,是一个典型的环境友好的原子经济型反应。另外,催化剂易于回收利用,重复使用性好,快速、高效、清洁、普适性强都是该方法的显著特点。这也是首次将多磺酸基离子液体用于乙酰化反应。6、兼具Br(?)nsted、Lewis双酸性离子液体催化Michale加成反应以一类兼具Br(?)nsted&Lewis离子液体[N(CH3CH2)3-SO3H]Cl-FeCl3(XFeCl3>0.5)为催化剂,在室温无溶剂条件下,催化了各级脂肪胺和芳香胺与缺电子烯烃的共轭加成反应。通过乙腈分子探针红外光谱表征得到只有当XFeCl3>0.5时,离子液体才同时具有Bronsted和Lewis两种酸性,且随着XFeCl3的增加,离子液体的Lewis酸强度随之增大。在用于Michale加成反应时,当XFeCl3=0.67时,催化剂对缺电子烯烃与各类胺的加成反应具有最好的催化效果,数分钟便可顺利催化反应,平均收率在90%。此外,相比于传统Lewis酸离子液体,合成的兼具Br(?)nsted&Lewis离子液体即使在有水生成的反应中仍然可以重复使用,且催化活性没有明显降低。这在一定程度上解决了Lewis酸离子液体重用性问题。