咪唑類(lèi)離子液體的合成及表征開(kāi)題報(bào)告

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1、開(kāi)題報(bào)告咪唑類(lèi)離子液體的合成及表征一、選題的背景、意義綠色化學(xué)是國(guó)際科學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿，是化學(xué)化工發(fā)展的新階段，也是邁進(jìn)21世紀(jì)人類(lèi)解決環(huán)境和資源問(wèn)題的根本出路之一。隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，二氧化碳是大宗工業(yè)生產(chǎn)的主要排放物之一，又是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。近年來(lái)，二氧化碳的排放量逐年升高,加劇了溫室效應(yīng)并給當(dāng)今和未來(lái)的全球生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。京都議定書(shū)(Kyotoprotocol)倡議將二氧化碳的排放量恢復(fù)到1990年的水平，使得二氧化碳的固定和利用成為一個(gè)國(guó)際性問(wèn)題。

2、最近幾年發(fā)展起來(lái)的離子液體，完全滿(mǎn)足綠色化學(xué)的需要。離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成，在溫室或溫室附近溫度下呈液體狀態(tài)的鹽類(lèi)，他們具有非揮發(fā)性或“零”蒸汽壓、寬液程、寬的電化學(xué)窗口、強(qiáng)的靜電場(chǎng)、良好的離子導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性、高熱容及熱能儲(chǔ)存密度、高熱穩(wěn)定性，具有選擇性溶解力和可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，使得離子液體成為具有特殊功能與特性的“固體”液體。離子液體在化學(xué)化工領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用研究在迅速擴(kuò)大，每年發(fā)表的有關(guān)論文數(shù)量也在迅速增加。從“清潔”或“綠色”化學(xué)化工領(lǐng)域擴(kuò)展到功能材料科學(xué)、能源資源、環(huán)境科學(xué)、分析

3、技術(shù)、生命科學(xué)等領(lǐng)域。離子液體被廣泛應(yīng)用于一些重要反應(yīng)過(guò)程，例如烷基化、催化合成、羰基合成等反應(yīng)。離子液體家族經(jīng)歷了氯鋁酸體系(2O世紀(jì)9O年代前)、耐水體系(20世紀(jì)90年代)和功能化體系(21世紀(jì))三個(gè)發(fā)展階段。二、相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)功能化離子液體的提出，是現(xiàn)在使用的主要研究思路，擺脫傳統(tǒng)研究思路的狹隘，通過(guò)接枝上特定的官能團(tuán)來(lái)對(duì)離子液體進(jìn)行功能化修飾，充分利用離子液體的物化性質(zhì)可隨結(jié)構(gòu)調(diào)變的優(yōu)點(diǎn)，有目的地合成具有一定指標(biāo)的離子液體。叢曉輝等研究了SO3H—功能化離子液體催化苯酚與叔丁醇的烷基化反

4、應(yīng)。結(jié)果表明在優(yōu)化條件下，苯酚的轉(zhuǎn)化率和選擇性分別為80.4％和60.2％；離子液體重復(fù)使用三次，活性不變。常見(jiàn)的金屬絡(luò)合物主要為金屬羰化物,目前已經(jīng)成功地用于合成陰離子的有[Co(CO)4]—、[HFe(CO)4]—、[Rh(CO)2I2]—等。Dyson等根據(jù)[Co(CO)4]—具有催化脫鹵素和偶聯(lián)的作用，將1-丁基-3-甲基咪唑四羰基鈷鹽離子液體[C4mim][Co(CO)4]離子液體用于化學(xué)反應(yīng)中，在強(qiáng)堿性條件下將2-溴苯乙酮成功地轉(zhuǎn)化為苯乙酮。范薇等通過(guò)對(duì)MMA與咪唑類(lèi)離子液體混合體系的相關(guān)熱力學(xué)

5、性質(zhì)研究，在有機(jī)化工原料甲基丙烯酸甲酯（MMA）的綠色合成過(guò)程進(jìn)行了基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)的研究，合成并純化了[Bmim]BF4、[Bmim]PF6兩種典型的離子液體，利用國(guó)際先進(jìn)的AntonPaar系列測(cè)試儀，精確測(cè)定和研究了其與甲基丙烯類(lèi)化合物混合體系的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)，取得了原創(chuàng)性的物性參數(shù)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域相關(guān)研究在此方面的數(shù)據(jù)空白，具有創(chuàng)新性、前瞻性和實(shí)用性，居國(guó)際先進(jìn)水平。為MMA的清潔生產(chǎn)提供了重要的數(shù)據(jù)積累和開(kāi)發(fā)依據(jù)，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。此外，咪唑類(lèi)離子液體作為催化劑在合成中的運(yùn)用與發(fā)展有較為成熟的研

6、究，在工業(yè)生產(chǎn)中的使用正在不斷壯大，離子液體作為催化劑的優(yōu)點(diǎn)也使其在各類(lèi)研究中的應(yīng)用得到長(zhǎng)足的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)離子液體對(duì)二氧化碳和環(huán)氧化物環(huán)加成生成碳酸酯的反應(yīng)具有很好的催化性能，該反應(yīng)可以在較低溫度、壓力及較短時(shí)間內(nèi)幾乎定量的得到碳酸酯，反應(yīng)的利用率是100%，符合綠色化學(xué)要求。鄧友全課題組報(bào)道了1-丁基-3-甲基咪唑和丁基吡啶鹽離子液體用于無(wú)溶劑體系中催化二氧化碳與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應(yīng)。并表明1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體具有最好的催化活性。他們還通過(guò)蒸餾的方法實(shí)現(xiàn)離子液體作為催化劑的循環(huán)使用，

7、初步探討反應(yīng)機(jī)理是離子液體的陽(yáng)離子活化了環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)。目前對(duì)離子液體的合成與應(yīng)用研究主要集中在如何提高離子液體的穩(wěn)定性，降低離子液體的生產(chǎn)成本，解決離子液體中高沸點(diǎn)有機(jī)物的分離以及開(kāi)發(fā)既能用作催化反應(yīng)溶劑，又能用作催化劑的離子液體新體系等領(lǐng)域。作為一種新穎功能材料，常溫離子液體不僅給化學(xué)化工提供了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，而且將給相關(guān)其它工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)突破性的進(jìn)展，充分研究和利用離子液體，完全可以形成一個(gè)面貌全新的綠色化高科技產(chǎn)業(yè)。只要上述問(wèn)題能夠圓滿(mǎn)解決，相信離子液體綠色溶劑的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用指日可待。三、

8、課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線(xiàn)）、難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)研究路線(xiàn)：是由N-甲基咪唑與不同鏈長(zhǎng)的溴代正烷烴反應(yīng)得到相應(yīng)的離子液體。本次實(shí)驗(yàn)中用到的溴代物主要有：溴代正乙烷、溴代正丙烷、溴代正丁烷、溴代正戊烷、溴代正己烷、溴代正庚烷、溴代正壬烷等等。試驗(yàn)中的難點(diǎn)是產(chǎn)物不純導(dǎo)致產(chǎn)物出現(xiàn)顏色，或者沒(méi)有得到需要的產(chǎn)物。試驗(yàn)預(yù)測(cè)通過(guò)實(shí)驗(yàn)合成得到較高純度的離子液體，再利用分析儀器如高效液相色譜；傅立葉變換紅外分光光度