盐酸三乙胺-三氯化铝离子液体催化甲苯与氯代叔丁烷烷基化反应

用盐酸三乙胺和无水三氯化铝合成了不同配比的Et3NHCl-AlCl3离子液体,研究了反应时间、反应温度、离子液体的用量、甲苯与氯代叔丁烷摩尔比对烷基化反应的影响。结果表明,Et3NHCl-AlCl3酸性离子液体具有较高的催化活性,良好的低温反应活性和对位选择性。得到了该反应优化反应条件:离子液体中AlCl3与Et3NHCl的摩尔比1.6,反应温度20℃,离子液体的用量为甲苯质量的10%,甲苯与氯代叔丁烷摩尔比2,反应10 min。该条件下,氯代叔丁烷的转化率为98%,对叔丁基甲苯的选择性为82.5%。离子液体重复使用5次,其催化活性不变,离子液体再生后可循环使用。     

离子液体催化合成对叔丁基甲苯

以甲苯和氯代叔丁烷为原料,以三氯化铝离子液体为催化剂,考察合成对叔丁基甲苯的影响因素。结果表明,该烷基化反应最佳工艺条件为:反应温度0℃,离子液体用量为甲苯质量的1%,甲苯与氯代叔丁烷物质的量比2∶1,此条件下,氯代叔丁烷转化率100%,目标产物对叔丁基甲苯选择性较高。向三氯化铝离子液体中加入氯化亚铜改性助剂,当三氯化铝离子液体和氯化亚铜物质的量比为1∶2时,在优化条件下对叔丁基甲苯选择性由50.22%提高到85.38%。     

氯铝酸离子液体催化异丁烷/丁烯烷基化反应

合成含有不同阴离子和阳离子的AlCla／Et3NHCl类离子液体,通过加入过渡金属氯化物对2AlCl3／Et3NHCl进行改性。用快速原子轰击质谱仪考察了这些离子液体的阴离子结构,并在高压釜中考察了不同离子液体对异丁烷／丁烯烷基化反应的催化能力。结果表明,氯铝酸类离子液体中的阴离子Al2Cl7^-是影响烷基化反应催化活性的主要原因;不同AlCla／Et3NHCl摩尔比能够改变离子液体的酸强度,并影响烷基化的选择性。加入CuCl2的2AlCl3／Et3NHCl产生了新的阴离子,使烷基化油中C8含量明显提高。改性后的2AlCl3／Et3NHCl离子液体是异丁烷／丁烯烷基化反应的良好催化剂。     

氯铝酸盐离子液体催化苯与2-氯丙烷烷基化制异丙苯

以2-氯丙烷为烷基化剂,在[Et3NH]Cl-2AlCl3离子液体作用下催化合成异丙苯. 考察了苯/2-氯丙烷摩尔比、离子液体加入量和反应温度对烷基化反应的影响,同时考察了离子液体的重复使用性. 结果表明,苯/2-氯丙烷摩尔比3.3、离子液体加入量为苯质量的10%、反应温度55℃的条件下,苯转化率为29.38%,异丙苯选择性为90.60%,离子液体循环使用5次,苯转化率和异丙苯选择性未明显下降. 该反应遵循Lewis酸催化机理.     

硫化物改性氯铝酸盐离子液体催化甲苯选择性氯化反应的研究

分别将硫、二甲硫醚和乙二硫醇3种含硫物添加到制备的咪唑基氯铝酸盐离子液体[BMIM]Cln Al Cl3(n=1、1.5、2和2.5)中,制备了含硫物改性的咪唑基氯铝酸盐离子液体。合成的催化剂在甲苯选择性氯化反应中有较高的催化活性和对氯甲苯选择性。当以乙二硫醇改性的[BMIM]Cl-2Al Cl3离子液体为催化剂,催化剂用量为甲苯质量的3%,在70℃下反应8 h时,甲苯完全转化,对氯甲苯的选择性为70.4%;该催化剂易于与氯化产物分离,具有良好的稳定性和循环性能。     

改性氯铝酸盐酸性离子液体催化正癸烷异构化反应研究

分别采用添加ZnCl2和通入HCl的方法对盐酸三乙胺型氯铝酸盐(Et3NHCl-2AlCl3)酸性离子液体进行改性,用吡啶和乙腈红外光谱探针法以及紫外光谱测定了改性前后离子液体的酸性,并考察了这两种改性方法对Et3NHCl-2AlCl3催化正癸烷异构化反应性能的影响规律。结果表明,ZnCl2改性的Et3NHCl-2AlCl3离子液体酸性减弱,对正癸烷异构化反应的催化活性降低,但异构化选择性有所提高;而用HCl改性后离子液体的酸性增强,提高了正癸烷异构化反应的催化活性和异癸烷产物中二甲基辛烷的含量。     

氯铝酸盐离子液体催化转移烷基化反应研究

制备了阳离子分别为盐酸三乙胺、1-甲基-3-丁基咪唑和N-丁基吡啶的三种氯铝酸盐离子液体,并通过27AlNMR和吡啶及乙腈吸附的红外光谱等手段对其结构和酸性进行了表征,比较了上述三种离子液体催化2-甲基萘与1,2,4,5-四甲苯转移烷基化的反应性能。结果表明,阳离子结构不同的三种离子液体具有不同的催化性能,Et3NHCl-2AlCl3离子液体具有最高的催化反应活性和较高的2,6-二甲基萘选择性,在20℃下反应8h,2-甲基萘的转化率和2,6-二甲基萘选择性分别为36.8%和62.3%。     

引发剂对氯铝酸离子液体催化正戊烷异构化的作用

在离子液体Et3NHCl-2AlCl3催化正戊烷异构化的反应体系中,加入叔丁醇、叔丁基氯和1-己烯均能不同程度地提高正戊烷转化率,加快反应速率,其中带有叔碳结构的叔丁基氯和叔丁醇的引发效果显著,优选引发剂为叔丁基氯.随叔丁基氯用量的增加,正戊烷转化率快速上升,但液收和异构烷烃选择性明显下降;当叔丁基氯用量大于1%质量分数后,引发剂用量对反应的促进效果不明显.     

甲苯与叔丁醇在超稳Y沸石上的烷基化反应研究

考察了HM、USY、Hβ、HZSM-5等4种沸石分子筛在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能,用NH3-TPD和Py-IR等手段对几种催化剂的物化性质进行了表征.结果表明,除催化剂的酸量外,催化剂的酸种类和孔结构也是影响催化性能的重要因素;L酸在甲苯的叔丁基化反应中起主要活性中心作用,且强酸中心的存在对烷基化产物的选择性不利.采用催化活性较高的超稳Y沸石分子筛作催化剂,考察了反应条件对烷基化反应的影响.在适宜的操作条件下,即催化剂焙烧温度623 K、反应温度180℃、反应时间4 h、初始压力0.6 MPa和n(叔丁醇)/n(甲苯)为2时,甲苯转化率达46.4%,叔丁基甲苯(TBT)选择性为97.0%,对叔丁基甲苯(p-TBT)选择性为65.9%.     

沸石分子筛催化甲苯和叔丁醇烷基化反应的研究进展

沸石分子筛催化甲苯叔丁醇烷基化反应合成对叔丁基甲苯是一条新的工艺路线,由于其原料价格低廉、对叔丁基甲苯选择性高、产物易分离等特点,因而受到国内外学者的极大关注。本文综述了甲苯叔丁基化反应的机理、沸石分子筛催化剂及其改性方面的最新研究进展。重点阐述了杂多酸改性、金属氧化物改性、金属离子改性以及碱改性对沸石分子筛催化甲苯叔丁基化反应性能的影响。指出在保持分子筛高选择性、高活性的基础上,提高分子筛催化剂稳定性及寿命,使其具备工业应用价值,是未来甲苯叔丁基化技术的研究重点。     

三氯化铁离子液体催化异丁烯的齐聚反应

离子液体（C₂H₅）₃NHCl-xFeCl₃（FeCl₃摩尔分率x≥0.55）对异丁烯齐聚反应具有良好的催化性能。在反应温度40℃,反应时间30 min,酸烃比为1.2∶1的条件下,异丁烯齐聚转化率达到85%,液相产物中二聚物和三聚物的含量之和达到80%以上。在离子液体中引入适量CuCl可以提高异丁烯的转化率。当CuCl/[（C₂H₅）₃NH]Cl-0.6FeCl₃的摩尔比为0.25时,异丁烯的转化率达到98%,液相产物中二聚物和三聚物的含量之和高达90.20%。     

醚基功能化离子液体合成及催化烷基化反应

合成了一系列酸性的醚基功能化离子液体,对其进行了表征和测定。通过乙腈探针红外光谱法确定了最强酸性的催化剂,并将其用于催化异丁烷与2-丁烯的烷基化反应。结果表明:1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑溴氯铝酸离子液体([MOEMIM]Br/AlCl₃)在AlCl₃摩尔比为0.75时酸性最强,催化烷基化反应效果最佳;在反应温度35℃,异丁烷与2-丁烯体积比10:1的反应条件下催化烷基化反应,可得到C₈选择性66.6%的烷基化油;其催化效果远优于非醚基功能化氯铝酸离子液体的催化效果;该催化剂可循环利用。     

离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸

离子液体作为一类同时具备优良溶剂性能与催化活性的新兴绿色催化剂，在各类反应当中有着广泛的应用。开发了以乙酰苯胺和SO₂为原料，采用离子液体一步法催化原料亚磺化反应合成4-乙酰胺基苯亚磺酸的新工艺，其中离子液体在反应过程中同时作为溶剂与催化剂。考察了多种离子液体一步法合成4-乙酰胺基苯亚磺酸，确定三乙胺盐酸盐/AlCl₃为最适宜离子液体，并进一步考察了三乙胺盐酸盐/AlCl₃自身物质的量配比、反应温度和反应时间等条件对其催化性能的影响；同时探讨了离子液体在反应中真正起催化作用的活性组分是[Al₂Cl₇]^-。离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸最适宜反应条件为：反应温度为90℃、反应时间为4 h、n（三乙胺盐酸盐）：n（AlCl₃）=0.55：1.00（记为0.55Et₃NHCl/AlCl₃）。在最适宜反应条件下，液相收率达到89.55%。通过IR、LC-MS和¹H NMR等分析对产物结构进行了鉴定。     

[(C2H5)3NH]Cl/ZnCl2离子液体催化合成维生素E

维生素E合成过程中催化剂用量大、损失严重且不能循环使用, 后处理过程产生大量废液导致严重的环境问题。实验合成了几种Lewis酸性离子液体, 并应用于维生素E合成。研究发现, [(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化合成维生素E效果最好, 该离子液体中无机阴离子起主要催化作用, 季铵阳离子易与异植物醇的羟基形成氢键, 能使异植物醇与主环发生定向缩合反应。采用FT-IR研究了[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体结构和酸性, 并系统考察了其对维生素E合成的影响。随着ZnCl₂摩尔分数增加, 离子液体的Lewis酸性增强。在ZnCl₂摩尔分数为0.66的[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化作用下, 维生素E的产率可达到87.4%, 该离子液体重复使用5次, 催化性能没有明显下降。     

异丁烷与2-丁烯在含有抑制剂离子液体中的烷基化反应

含有AlCl^-₄和/或Al₂Cl^-₇阴离子的氯铝酸离子液体对异丁烷/2-丁烯烷基化反应具有很强的催化活性,但反应的选择性较差. 改变离子液体本身的阴、阳离子种类不能提高反应的选择性.在氯铝酸离子液体中引入CuCl等金属氯化物,能够有效地抑制烷基化过程中多聚、异构、歧化、氢转移、裂解等副反应的发生,大幅提高烷基化油中三甲基戊烷等高辛烷值组分含量. 相同反应条件下,CuCl+［Et₃NH］Cl-1.8AlCl₃烷基化反应中高辛烷值产物的含量远高于H₂SO₄烷基化油中相应组分含量.     

Brønsted-Lewis双酸性离子液体催化纤维素转化合成乙酰丙酸

制备了一系列Brønsted-Lewis双酸性离子液体催化剂,并将其应用于纤维素制备乙酰丙酸的实验中。考察催化剂种类、催化剂用量、反应温度、反应时间和催化剂重复使用次数对乙酰丙酸收率的影响,得到最佳工艺条件:[HO₃S-(CH₂)₃-mim]Cl-FeCl₃(FeCl₃物质的量分数为0.60)用量0.62 mmol、纤维素用量0.50 g、反应温度180 ℃、反应时间10 h、去离子水用量为30 mL。在该反应条件下,乙酰丙酸收率为49.47%。通过甲基异丁基酮萃取可以分离出乙酰丙酸和催化剂。催化剂重复使用5次后,乙酰丙酸收率仍大于44%。采用SEM、XRD和TG-DTG对固体残余物进行表征,结果发现,纤维素转化成乙酰丙酸的过程中伴随着腐殖质的生成。     

磁性离子液体与表面活性剂的相互作用

采用电导法研究了2种季膦盐类磁性离子液体四丁基膦氯合氯化铁盐（[P₄₄₄₄]FeCl₄）和十四烷基三丁基膦氯合氯化铁盐（[P₄₄₄₁₄]FeCl₄）在水溶液与CTAB形成的胶团相互作用和在非水溶液环己烷中与AOT形成的微乳液中相互作用。研究发现：离子液体[P₄₄₄₄]FeCl₄在水溶液和非水溶液中均不和表面活性剂发生作用;[P₄₄₄₁₄]FeCl₄具有长碳链,但其在水溶液和非水溶液中表现出不同于表面活性剂的性质,在水溶液中不与CTAB发生作用,而在AOT/环己烷/水的微乳液体系中,[P₄₄₄₁₄]FeCl₄与AOT在油水界面发生作用,有利于微乳液的形成。     

Physicochemical properties of amide–AlCl_3 based ionic liquid analogues and their mixtures with copper salt

The physicochemical properties of three different amide–AlCl_3 based ionic liquid(IL) analogues and their mixtures with copper salt, such as conductivity, viscosity, density and isobutane solubility were determined over a wide range of temperatures.The effects of amide structure, amide/AlCl_3 molar ratio and CuCl modification on these physicochemical properties were investigated.Results showed that the conductivity of amide–AlCl_3 based IL analogues was much lower than that of traditional Et_3NHCl–AlCl_3 IL with same ligand/AlCl_3 molar ratio due to incomplete splitting of AlCl_3, whereas the density and viscosity of amide–AlCl_3 based IL analogues were slightly higher.The viscosity of amide–AlCl_3 based IL analogues was closely related to the amide structure,and followed the order of DMA–AlCl_3AA–AlCl_3NMA–AlCl_3 with same amide/AlCl_3 molar ratio.Meanwhile,the density of amide–AlCl_3 based IL analogues ranked in the following order: AA–AlCl_3NMA–AlCl_3DMA–AlCl_3.Increasing the amide/AlCl_3 molar ratio decreased the conductivity and density, while increased the viscosity.The solubility experiment indicated that the isobutane solubility in NMA–AlCl_3 was highest than that in two other IL analogues.Under the modification of CuCl, the conductivity, viscosity and density of these IL analogues increased, whereas the isobutane solubility decreased.These results provide the foundation for the development of a suitable IL analogue catalyst for isobutane alkylation.     

[Cnmim]Br/FeCl3型离子液体萃取脱除二苯并噻吩

合成了6种咪唑型离子液体[C_3-8mim]Br/FeCl₃,采用红外光谱和拉曼光谱对其进行表征,并考察了离子液体对二苯并噻吩的萃取脱除效果。结果发现,[C₃mim]Br/FeCl₃的萃取脱硫效果最佳,升高温度和增大剂油比均有利于脱硫率的提高,剂油比1:1(体积比)时,萃取时间达到12 min就可使脱硫率高达92%。且萃取反应完成后,离子液体不做处理继续重复使用,重复使用5次,脱硫率可以达到60%。     

低黏二氰胺类离子液体乙烯汽液相平衡研究

从工业废气中回收分离乙烯（C₂H₄）具有重要意义,选用了三种低黏度二氰胺类离子液体,分别测定了293.15~333.15 K下其密度、黏度等物化性质,研究了其对乙烯（C₂H₄）吸收性能。采用非随机（局部）双液体模型（NRTL）关联了三种二元体系溶解度数据,实验值与计算值的平均相对偏差均小于3%。结果表明,低黏度二氰胺类离子液体对C₂H₄气体吸收性能良好,其中阳离子侧链长度增加和羟基功能团引入可增强对C₂H₄溶解度。同时,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）经过3次的吸收解吸循环,仍可以保持较好的C₂H₄吸收性能,表明该离子液体循环稳定性好,而1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）对乙烯吸收量较高,具有作为C₂H₄吸收剂的潜力。