论文部分内容阅读
运用DFT方法计算了Et3NH+同系物及AlCl3、AlCl4-、Al2Cl7-和Al3Cl10-的平衡结构。发现阳离子呈锥形结构,随着烷基的增大,不对称性加强。AlCl4-是正四面体型结构,Al2Cl7-具有“桥键”结构,Al3Cl10-具有两个“桥键”。阴离子的LUMO主要由Al所贡献,HOMO主要由Cl所贡献,阳离子LUMO轨道能量随烷基的增大依次增加。
全优化计算了离子对的平衡几何构型,发现Cl-与烷基铵存在氢键左用,氢键的结合能随烷基的增大而减小;Al2Cl7-、Al3Cl10-的“桥键”松弛,其HOMO轨道主要由Cl贡献,计算结果预测阴阳离子以“网状”的方式结合。其中,氢键结合能包括氢键作用能和离子间的静电作用能,后者为主要贡献。
离子液体催化烷基化反应的机理的计算表明,发现离子液体的活性中心是Al2Cl7-,AlCl3以二聚形式存在,离子液体与水产生众多含氧氯铝酸阴离子,产生的HCl与阴离子以氢键形式结合。AlCl3、SbF5、Et3NH-Al2Cl7与异丁烷和异丁烯能形成C8+,AlCl3与异丁烷以氢键结合,SbF5易与氟代叔丁烷、叔丁烷形成碳鎓离子,Et3NH-Al2Cl7与异丁烷不能形成鎓离子,异丁烯与Et3NH-Al2Cl7的相互作用形成AlCl3和异丁烯的吸附结构。
合成了的离子液体的实验红外光谱与理论计算能较好的吻合;烷基化试验发现,烷基化产物组成十分复杂,C8组分中TMP含量最多,其次是DMH。在AlCl3与Et3NHCl摩尔比为2:1时,C8选择性最高;低于该比例,C8以上的组分较多;高于2:1时C5-C7组分比较多。