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SO3H-功能化离子液体作为一种绿色环保的新型催化材料,因其在水和空气中及较高温度下可稳定存在,且兼具液体酸高活性和固体酸易回收的双重优点而备受关注,具有替代传统酸催化剂的潜力。 本文合成了17种不同结构的离子液体,并运用核磁共振、红外光谱、综合热分析仪、紫外分析手段对其结构、热稳定性和酸强度进行了表征,将它们用于催化己二酸二丁酯的反应研究。发现合成的 SO3H-功能化离子液体的酸强度受阴阳离子共同作用,当阴离子相同时,阳离子对其酸强度影响不大;同时,从催化合成己二酸二丁酯结果来看,离子液体的酸强度与其催化活性呈正相关,当酸强度超过一定值后,酸催化活性不再增加;所合成的SO3H-功能化离子液体在该反应中均显示出良好的催化性能,该系列功能化离子液体是一种高性能的酯化催化材料;本着经济、高效的原则,优选[(CH3CH2)3N(CH2)4SO3H][HSO4]离子液体为催化剂,对己二酸二丁酯合成工艺进行了优化。结果表明,在反应温度110℃、n(1-butanol): n(adipic acid)=6:1、m(cat):m(adipic acid)=1%、反应时间3 h的最佳反应条件下,己二酸转化率为87.7%;在添加带水剂(环己烷)且带水剂用量为反应体系总质量的15%的情况下,己二酸转化率接近100%,离子液体经重复使用7次后,己二酸转化率仍可达92.7%。 此外,考察比较了双SO3H-功能化离子液体和单磺酸基功能化离子液体在油酸甲酯合成反应中的催化活性。通过正交试验得出了各因素对双SO3H-功能化离子液体催化合成油酸甲酯影响大小顺序依次为醇酸摩尔比、反应温度、催化剂用量和反应时间;单因素考察结果表明,在 T=80℃,t=5 h,n(methanol): n(oil acid)=2:1,m(cat):m(oil acid)=8%的适宜条件下,油酸转化率可达93.2%,且离子液体经重复使用6次后,催化活性没有显著下降。在相同工艺条件下,单磺酸基离子液体用作该反应催化剂时,油酸转化率最高约为77%,表明双 SO3H-功能化离子液体的催化活性明显优于单磺酸基功能化的离子液体。