论文部分内容阅读
目前,酯化反应中广泛使用的催化剂为酸性催化剂。工业上,使用浓硫酸催化合成酯,因其不易分离,腐蚀设备和污染环境等缺点开始受到限制。近年来,在绿色催化理念的指导下,其他环境友好的新型酯化催化剂相继问世,其中,离子液体以其独特的性能大多表现出很强的催化活性,将其固载于有序介孔材料MCM-41分子筛上,用于酯化等有机反应,不仅可以有效提高酯化反应的转化率和选择性,还可以大大提升催化剂的可重复使用性,且在重复使用时,只需要简单过滤而不需要很多复杂的处理程序。本论文采用分步合成法将酸功能化离子液体固载于有序介孔材料MCM-41分子筛上,用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、氮吸附-脱附分析仪以及扫描电镜(SEM)等对样品进行表征,并将其用于催化酯化反应,研究了反应物摩尔比,反应温度,时间,催化剂用量等对酯化产率的影响。以1-乙烯基咪唑为基础,引入1,3-丙烷磺内酯,得到1-乙烯基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑中间体盐,将浓硫酸作为酸功能化物质,制备出酸功能化离子液体[(CH2)3SO3HVIm]HSO4。以正硅酸乙酯(tetraethoxysilane, TEOS)为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)为模板剂,用微波加热辅助合成法制备得到MCM-41介孔材料。用异相法将酸功能化离子液体[(CH2)3SO3HVIm]HSO4载入MCM-41。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、氮吸附-脱附分析仪以及扫描电镜(SEM)对样品进行表征。结果表明,成功制得的固载材料MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4具备介孔特性,离子液体的引入降低了载体MCM-41孔道的有序性。将MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4应用到苯甲醇与乙酸为模版的酯化反应,考察了反应物苯甲醇与乙酸的摩尔比、反应温度、不同种类催化剂、离子液体负载量、催化剂用量等对酯化产率的影响。结果表明,反应物最佳摩尔比为1:1.5,最佳反应温度为140℃;在考察催化剂活性部位时,分别用MCM-41、[(CH2)3SO3HVIm]HSO4、MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4作为催化剂催化酯化反应,得到MCM-41与空白的催化产率接近,起催化作用的为离子液体;考察了离子液体负载量对产率影响,MCM-41:IL质量比为1:1.4时,乙酸卞酯的产率可高达96.88%,酯化产率随着催化剂用量增加而增大,催化剂重复使用4次后酯化产率仍可达到82.23%。根据离子液体结构和可设计特性,第三部分固载了一种新的酸功能化离子液体。以1-乙烯基咪唑为基础,引入苄基氯制得中间体,加入硫酸接入磺酸基功能化得到离子液体(IL2)。采用分步合成法制备MCM-41-IL2,采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)进行表征。结果表明:合成的MCM-41-IL2具有介孔特性。将MCM-41-IL2分别用于催化苯甲醇与乙酸、苯甲醇与乙酸酐的酯化反应,具有一定的催化效果。此研究为功能化离子液体固载材料作为催化剂催化有机合成反应提供了一定的实验依据,进一步提高此类催化剂的催化活性以及可重复使用性等方面需要进一步考察。