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问题:

题目:固载离子液体/金属Cu盐催化苯乙烯加成反应

关键词:固载离子液体,非均相催化,自由基加成反应,1,3,3,3-四氯丙基苯

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  参考解析


近年来,1,3,3,3-四氯丙基苯作为合成肉桂酸的重要中间体越来越引起人们的重视。肉桂酸是有机合成工业的重要中间体, 广泛用于香料、医药、农药、塑料和感光树脂等精细化工产品的生产中。合成肉桂酸的方法有许多种, 其中Perkin法自50年代实现工业化以来, 其工艺日趋完善, 已经成为国内外生产厂家生产肉桂酸的主要方法; 但是由于该法存在收率低,能耗高的缺点, 所以研究合成肉桂酸的新工艺愈来愈受到人们的关注。近年来, 国内外报导了以苯乙烯和四氯化碳为原料的新合成方法,该方法收率高、生产成本低。
离子液体以其对环境友好的物理和化学特性(室温下几乎没有蒸汽压、较宽的液态温区、良好的导电性、强酸性、可功能化)而备受关注,广泛用于有机反应、催化、分离和电化学等方面。但是目前离子液体存在价格较高、用量大、催化剂不易分离提纯等缺点;此外对于难挥发或不挥发的反应物及产物,分离离子液体与反应混合物也非常繁琐。将离子液体通过化学键合方式固载化可形成固载离子液体。这种固载离子液体将非均相催化剂易于分离与离子液体均相催化特性相结合,已经在大量有机合成中表现出优异的催化性能。
基于此,本文制备了两类化学键合型固载功能化离子液体,再引入Cu盐得到非均相催化剂,并考察了催化剂在苯乙烯加成合成1,3,3,3-四氯丙基苯反应中的催化性能,具体内容如下:
1. 合成了两类固载功能化的吡啶、咪唑离子液体,其中1-(3-胺丙基)氯化吡啶离子液体和一步法合成SBA-15分子筛固载的吡啶离子液体尚未见文献报道;1-(3-胺丙基)氯化吡啶离子液体的氨基与MWCNTs表面的羧基发生反应,通过阳离子固载法将离子液体固载到载体上;而3-甲氧基硅烷丙基-吡啶氯化物离子液体和1-(3-三甲氧基硅烷丙基)-3-甲基-氯化咪唑离子液体则是在合成SBA-15的过程中将其直接固载到SBA-15上。与常规固载方法相比,其优点在于将合成SBA-15与固载化两步过程通过一步实现。后再将Cu盐接枝到两类固载离子液体上,制备了一系列Cu盐非均相催化剂。这两种方法有其自身的优点,首先选用功能化的离子液体,然后通过化学键合的方法将离子液体负载在载体上,最后将金属盐类加入。
2. 运用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、N2物理吸附仪、热重分析(TG)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、元素分析(EA) 等表征手段对载体、中间体及催化剂做了详细的结构表征,结果分析表明:离子液体和铜盐已经成功的负载到载体上。通过接枝、络合反应后,以多壁碳纳米管为载体的比表面积有所增大,孔容增大;而以SBA-15为载体的比表面积明显减小。而且从 XRD 和 HRTEM 表征也可以看出:固载了离子液体及Cu盐后,SBA-15依然保持了结构的完整性。
3. 在反应温度为110 oC,n (苯乙烯)/n (四氯化碳)=1:4,n (Cu)/n (苯乙烯)=1:100,反应时间20 h,氩气气氛下,多壁碳纳米管固载催化剂,苯乙烯的转化率为15.6%,1,3,3,3-四氯丙基苯的选择性为8.8%,SBA-15分子筛固载催化剂分别达到16.0%,77.3%。后者表现出了较高的催化活性。反应为固液两相,易于分离,同时也减少了对设备的腐蚀。

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