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室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquids,RTILs)是一类完全由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的,在室温或近于室温下(<150℃)呈液态的物质。离子液体具有很多优良的物化性能,且易于循环使用,兼具绿色溶剂及催化剂等性质,近几年来,离子液体被认为是一类有望取代传统溶剂的绿色溶剂,并在催化、有机合成、电化学、分析分离等领域得到广泛的研究与应用。离子液体与传统溶剂相比,具有低毒、无挥发性、无可燃性、热稳定性高、液态范围宽、可溶解大多数有机物等特点,是一种新型的取代挥发性有机溶剂的绿色溶剂。碱性离子液体是一类新型的功能化离子液体(TSILs),碱性离子液体不但具有传统离子液体的优点,而且由于其分子结构中包含有碱性中心,碱性离子液体有望作为一类新型的碱催化剂,用于取代传统的环境不友好的碱催化剂。
本论文采用两步合成法,以溴化1-丁基-3-甲基咪唑鎓盐离子液体为前驱体,通过阴离子交换合成了以咪唑为阴离子的1-丁基-3-甲基咪唑盐离子液体(bmimim),并利用傅立叶红外光谱、核磁共振谱、质谱以及热重分析等表征手段对所合成的碱性离子液体进行了表征,确认了该碱性离子液体的成功合成并对其碱性进行了初步探讨。
以苯甲醛与丙二腈之间的Knoevenagel缩合反应为探针反应,以无毒、便宜的水代替传统挥发性的、对环境有毒害的有机溶剂为溶剂,研究了碱性离子液体bmimim对该Knoevenagel缩合反应的催化性能,考察了反应时间、反应温度、离子液体用量及循环使用等对反应的影响,得到了最佳反应条件:按照摩尔比芳香醛:离子液体=50:1,在水中室温25℃下反应20min~40min,目标产物产率达到87%~94%,碱性离子液体催化剂可以循环使用5次,反应活性无明显降低。结果表明,bmimim碱性离子液体对目标Knoevenagel缩合反应不仅具有良好的催化性能,而且易于与反应体系分离,具有良好的循环使用性能。碱性离子液体bmimim催化Knoevenagel缩合反应取得了比较理想的结果。
本论文首次合成的以咪唑为阴离子的新型碱性离子液体,扩展了碱性离子液体的种类;通过进一步考察其在催化Knoevenagel反应中的应用,为催化传统的有机合成反应提供了新的途径。