离子液体催化甲苯、对二甲苯及间二甲苯氯甲基化反应的行为研究

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1、广东工业大学硕士学位论文离子液体催化甲苯、对二甲苯及间二甲苯氯甲基化反应的行为研究姓名：黄敬平申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：方岩雄20070501摘要捅晏室温离子液体作为一种相对环境友好的溶剂和催化剂体系，正在被人们所认识与接受。同目前广泛使用的易挥发性有机溶剂相比。离子液体作为反应介质或催化剂具有几乎可以忽略的蒸气压，并且可以重复使用，这在环境问题日益引起人们关注的今天显得尤其重要。文章首先合成了一系列烷基眯唑型离子液体；溴化I．乙基．3．甲基咪唑([C2mim]Br)，溴化l-异丙基一3·甲基咪唑([C3mim]Br)，溴化l·丁

2、基．3一甲基咪唑([C4mim]B0，溴化l一戊基-3一甲基咪唑([Csmim]Br)，溴化1．己基-3一甲基咪唑([C6mim]Br)，溴化l-庚基一3-甲基咪唑([CTmim]Br)，溴化1．辛基-3．甲基咪唑([Csmim]Br)，溴化l-十二烷基-3一甲基咪唑([C12mim]Br)；酸性离子液体：卜丁基-3-甲基味唑四氟硼酸盐([C4mim]BF·)，N．甲基咪唑四氟硼酸盐(【Hmim]BF4)；全氟型离子液体：1．丁基．3．甲基咪唑全氟丁基磺酸盐(【C‘mim】C4F9S03)，用上述离子液体分别对甲苯、对二甲苯和间二甲苯进行了催化氯

3、甲基化反应实验，分别考察了反应温度、反应时问和离子液体用量等单因素对反应结果的影响。结果表明：在相对温和的反应条件下，反应物都具有适中至高的转化率和选择性，反应结束后产物与离子液体系分层，便于产物分离．对于甲苯的氯甲基化反应，结果表明：在反应条件为：温度65℃，时间10h，离子液体用量为甲苯的物质的量的4％时，其中以溴化1．十二烷基．3．甲基咪唑离子液体的催化效果最好，甲苯的最大转化率达到90％，主要生成单氯甲基化产物(邻甲基氯苄和对甲基氯苄)。对于对二甲苯的氯甲基化反应，结果表明：在反应条件为：温度65℃，时间lOh，离子液体用量为对二甲苯的物

4、质的量的4％时，其中以溴化1．十二烷基．3．甲基咪唑离子液体的催化的效果最好．对二甲苯的最大转化率达到88．5％，主要产物为2．5二甲基氯苄．对于蜘二甲苯的氯甲基化反应。结果表明：在反应条件为；温度65℃，时『日J10h，离子液体用量为间二甲苯的物质的量的4％时，其中以溴化1．十二烷基．3．甲基睬嗖离子液体的催化的效果最好，问二甲苯的最大转化率达到91．5％，主要产物为2．4=甲基氯苄。溴化1．烷基．3．甲基咪唑离子液体用于氯甲基化反应，其烷基链长对氯甲基化反应有一定影响，随着烷基链长的增加，氯甲基化反应的转化率提高。在离子液体有机阳离子相同的条

5、件下，阴离子的不同对反应结果也有很大的影响．相对于其它阴离子，卤素离子的催化效果更好．经过一次反应后，离子液体经加热抽真空脱除水分．重复用于氯甲基化反应，6次实验后，芳烃氯甲基化转化率几乎保持不变，离子液体具有一定的重复使用性。关键词；室温离子液体，甲苯，对二甲苯，间二甲苯，氯甲基化AbstractRoom·temperatureionicliquidsasanewtypeofenvironmentallyfriendlysolventsandcatalystswasknownandaccepted．IncomparisonwithVOCs，IL

6、sasareactionmediaorcatalyzerhasnovaportensionandcanbereused，theprocessisalsosignificantfromtheviewpointofpollutioncontrolofVOCsandwhiletheionicliquidscanberecycled．Inthispaper,aseriesofILsweresynthesized．TheseILsare【C2mim]Br，【C3mim]Br,[C4mim]Br，[Csmim]Br，[C6mim]Br,[CTmim]Br，[

7、Csmim]Br,[C12mim]Br，[C4mim]BF4，[Hmim]Br，[Hmim]Cl，[C4mim]C4FgS03．Furthermore，WehaveinvestigatedtheuseofroomtemperatureionicliquidsascatalyticfortheBlancreactionoftoluene，P·xyleneandm·xylene．Theeffectsoftemperature，timeandtheamountofILswereinvestigated．Thereactionwasfoundtoproc

8、eedunderrelativelymildconditionswithexcellentconversionandselectivit