氯代1甲基3乙酸基咪唑离子液体合成方法研究【字数：9350】
本文主要研究氯乙酸与N-甲基咪唑反应合成产物的反应机理，使用IR、1H NMR对产物氯代1-甲基-3-乙酸基咪唑离子液体IL-1和N-甲基咪唑-氯乙酸离子液体IL-2的结构进行了表征，且对产物进行定性定量分析并从多角度优化了反应条件。由实验结果可知当反应原料n（氯乙酸）n（N-甲基咪唑）=1:1，反应温度90 ℃，反应溶剂为乙腈，乙腈用量为10 mL，反应时间为12 h时，得到固体产物IL-1且产率最高为82.77%，此时IL-2产率最低为9.16%。当反应原料n（氯乙酸）n（N-甲基咪唑）=1:1，反应温度0 ℃，反应时间2 h，其他条件不变，没有出现产物IL-1，此时IL-2产率为87.91%。由此表明高温反应生成IL-1，低温反应生成IL-2。通过pH酸性测试研究得出，IL-1具有较强的酸性，而对IL-1合成工艺的探究及反应条件的优化，可以对于类似的羧酸功能化离子液体的合成反应提供一些理论基础，期望合成出更多的羧酸功能化离子液体。
neutrallzation reaction 目录
1.前言 1
1.1离子液体简介 1
1.2 功能化离子液体 1
1.3 研究现状 3
1.4研究趋势 4
1.5选题目的和意义 5
2. 实验部分 7
2.1药品与仪器 7
2.1.1药品.....................................................................................................7
2.1.2仪器 7
2.2实验内容 8
2.2.1 氯代1甲基3乙酸基咪唑离子液体的合成 8
2.2.2测溶解度 8
2.2.3测pH值 8
2.2.4红外光谱图测定 9
2.2.5核磁共振波谱测定 9
3. 结果讨论 10
3.1氯代1甲基3乙酸基咪唑离子液体反应条件探究 10
3.1.1反应溶剂对产物反应产率的影响 10
3.1.2 氯乙酸与N甲基咪唑原料比对产物产率的影响 14
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.3反应溶剂的量对产物产率的影响 15
3.1.4反应温度对产物产率的影响 16
3.1.5反应时间对产物产率的影响 18
3.2 IL1基本性质 19
3.2.1 IL1熔点 19
3.2.2 IL1溶解性 20
3.2.3 IL1的pH值 20
4.结论 22
5.展望 23
参考文献 24
致谢 27
1.前言
1.1离子液体简介
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成，它们是由传统的高温熔盐演化而来，但其化学和物理性质却有很大的不同。 普通离子化合物最大的区别是一般的离子化合物只有在高温下才能变成液体，而离子液体在室温附近的大温度范围内是液态的。 离子液体的最低凝固点可达96℃，但与传统有机溶剂相比，离子液体具有以下特点：(1)液态温度范围宽， 它具有良好的物理和化学稳定性；(2)蒸汽压低，不挥发，消除了一些环境污染问题[1]。(3)对无机或有机物质具有良好的溶解性，并且还具有催化性能，可用作多种化学反应溶剂或催化活性载体。(4)极性较大、粘度低、密度高等特点，可形成两相或多相体系，适合于分离溶剂或新的反应分离耦合体系。由于离子液体的特殊性质，因此被认为与超临界CO2和双相水并列为绿色溶剂[2]。
目前，国内外对离子液体化学的研究主要集中在离子液体的制备、理化性质的表征、催化活性等方面，还有萃取分离、电化学等方面。因此，近年来离子液体领域的研究报告迅速增多，已经成为绿色化学的重要组成部分。
例如王忠华[3]阐述了离子液体的发展史、应用以及催化合成的研究进展，分析了离子液体催化技术的发展前景。
陈玲等人[4]总结了近年来各类离子液体吸收SO2的性能和机理；重点阐明了离子液体中阴阳离子的种类、官能化，尤其是酸碱性对其吸收SO2的影响，这为调整离子液体酸碱性、合理设计离子液体的结构，探索离子液体吸收SO2的机理，改善其对SO2的吸收性能有着重要的价值。
1.2 功能化离子液体
功能化离子液体是稳定性较好的常规二烷基咪唑类离子液体逐步过渡到烷基链中带有官能团的离子液体。由于离子液体具有可修饰性的结构如阴、阳离子结构，研究员可以根据实际情况设计出带有官能团的，具有特殊功能且特定专一的离子液体。这种带有官能团且具有特殊任务的离子液体功能性主要体现于物理性质（如传导能力、溶解性、流动性等）的功能化及化学性质（如手性、极性、酸性等）功能化。
酸功能化离子液体是功能化离子液体的重要分支，也是目前功能化离子液体研究的热点，具有很高的化学稳定性且其酸性可调变。在阴阳离子里引入酸性的特征官能团等可以将其应用于在各类反应，例如：袁赞[5]采用两步法合成了七种酸性功能化离子液体[SO3pmim][HSO4]、[mim]2C3[HSO4]2、[mim]2C4[HSO4]2、[mim]2C5[HSO4]2、[mim]2C6[HSO4]2、[BPy]2C3[HSO4]2、[BPy]2C4[HSO4]2，并通过FTIR和1HNMR对其结构进行了表征。测定了七种功能化离子液体的酸度，七种功能化离子液体对废油脂酯交换制备生物柴油的反应均具有一定的催化作用，其中离子液体[mim]2C3[HSO4]2的催化活性最高。
王晓文[6]采用咪唑类、吡啶类、季胺盐类三类磺酸功能化丙基与丁基的六种硫酸氢盐作为研究对象，通过酸碱滴定、紫外光谱等手段对其结构以及酸强度等指标进行了表征。得到离子液体最稳定构型是阴离子与功能化的磺酸基团发生相互作用，两性离子与H2SO4以氢键相互作用形式存在，会形成两条OH...O键。对三类磺酸化硫酸氢盐类离子液体研究表明:酸强度咪唑类﹥吡啶类﹥季铵盐类。发现碳链的缩短、破坏内部氢键结构、诱导电荷转移等可提高酸性离子液体的酸强度。
吴建[7]设计并合成了新型双磺酸功能化离子液体，并研究了其在Fischer吲哚合成和Pechmann反应中的催化性能，研究结果表明，设计的双磺酸功能化离子液体表现的是强酸性；其在Fischer吲哚合成，与传统酸性离子液体和质子酸相比，设计的双磺酸功能化离子液体在水介质中表现出更好的催化性能，在80~100 ℃下，0.5~3 h内，合成收率可达68~96%；在Pechmann反应中的催化性能中，与传统酸性离子液体相比,自主设计的离子液体在5mol%催化用量的条件下表现出更好的催化效果：在80~100 ℃下，0.5~3 h内，收率可达88~93%。
neutrallzation reaction 目录
1.前言 1
1.1离子液体简介 1
1.2 功能化离子液体 1
1.3 研究现状 3
1.4研究趋势 4
1.5选题目的和意义 5
2. 实验部分 7
2.1药品与仪器 7
2.1.1药品.....................................................................................................7
2.1.2仪器 7
2.2实验内容 8
2.2.1 氯代1甲基3乙酸基咪唑离子液体的合成 8
2.2.2测溶解度 8
2.2.3测pH值 8
2.2.4红外光谱图测定 9
2.2.5核磁共振波谱测定 9
3. 结果讨论 10
3.1氯代1甲基3乙酸基咪唑离子液体反应条件探究 10
3.1.1反应溶剂对产物反应产率的影响 10
3.1.2 氯乙酸与N甲基咪唑原料比对产物产率的影响 14
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.3反应溶剂的量对产物产率的影响 15
3.1.4反应温度对产物产率的影响 16
3.1.5反应时间对产物产率的影响 18
3.2 IL1基本性质 19
3.2.1 IL1熔点 19
3.2.2 IL1溶解性 20
3.2.3 IL1的pH值 20
4.结论 22
5.展望 23
参考文献 24
致谢 27
1.前言
1.1离子液体简介
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成，它们是由传统的高温熔盐演化而来，但其化学和物理性质却有很大的不同。 普通离子化合物最大的区别是一般的离子化合物只有在高温下才能变成液体，而离子液体在室温附近的大温度范围内是液态的。 离子液体的最低凝固点可达96℃，但与传统有机溶剂相比，离子液体具有以下特点：(1)液态温度范围宽， 它具有良好的物理和化学稳定性；(2)蒸汽压低，不挥发，消除了一些环境污染问题[1]。(3)对无机或有机物质具有良好的溶解性，并且还具有催化性能，可用作多种化学反应溶剂或催化活性载体。(4)极性较大、粘度低、密度高等特点，可形成两相或多相体系，适合于分离溶剂或新的反应分离耦合体系。由于离子液体的特殊性质，因此被认为与超临界CO2和双相水并列为绿色溶剂[2]。
目前，国内外对离子液体化学的研究主要集中在离子液体的制备、理化性质的表征、催化活性等方面，还有萃取分离、电化学等方面。因此，近年来离子液体领域的研究报告迅速增多，已经成为绿色化学的重要组成部分。
例如王忠华[3]阐述了离子液体的发展史、应用以及催化合成的研究进展，分析了离子液体催化技术的发展前景。
陈玲等人[4]总结了近年来各类离子液体吸收SO2的性能和机理；重点阐明了离子液体中阴阳离子的种类、官能化，尤其是酸碱性对其吸收SO2的影响，这为调整离子液体酸碱性、合理设计离子液体的结构，探索离子液体吸收SO2的机理，改善其对SO2的吸收性能有着重要的价值。
1.2 功能化离子液体
功能化离子液体是稳定性较好的常规二烷基咪唑类离子液体逐步过渡到烷基链中带有官能团的离子液体。由于离子液体具有可修饰性的结构如阴、阳离子结构，研究员可以根据实际情况设计出带有官能团的，具有特殊功能且特定专一的离子液体。这种带有官能团且具有特殊任务的离子液体功能性主要体现于物理性质（如传导能力、溶解性、流动性等）的功能化及化学性质（如手性、极性、酸性等）功能化。
酸功能化离子液体是功能化离子液体的重要分支，也是目前功能化离子液体研究的热点，具有很高的化学稳定性且其酸性可调变。在阴阳离子里引入酸性的特征官能团等可以将其应用于在各类反应，例如：袁赞[5]采用两步法合成了七种酸性功能化离子液体[SO3pmim][HSO4]、[mim]2C3[HSO4]2、[mim]2C4[HSO4]2、[mim]2C5[HSO4]2、[mim]2C6[HSO4]2、[BPy]2C3[HSO4]2、[BPy]2C4[HSO4]2，并通过FTIR和1HNMR对其结构进行了表征。测定了七种功能化离子液体的酸度，七种功能化离子液体对废油脂酯交换制备生物柴油的反应均具有一定的催化作用，其中离子液体[mim]2C3[HSO4]2的催化活性最高。
王晓文[6]采用咪唑类、吡啶类、季胺盐类三类磺酸功能化丙基与丁基的六种硫酸氢盐作为研究对象，通过酸碱滴定、紫外光谱等手段对其结构以及酸强度等指标进行了表征。得到离子液体最稳定构型是阴离子与功能化的磺酸基团发生相互作用，两性离子与H2SO4以氢键相互作用形式存在，会形成两条OH...O键。对三类磺酸化硫酸氢盐类离子液体研究表明:酸强度咪唑类﹥吡啶类﹥季铵盐类。发现碳链的缩短、破坏内部氢键结构、诱导电荷转移等可提高酸性离子液体的酸强度。
吴建[7]设计并合成了新型双磺酸功能化离子液体，并研究了其在Fischer吲哚合成和Pechmann反应中的催化性能，研究结果表明，设计的双磺酸功能化离子液体表现的是强酸性；其在Fischer吲哚合成，与传统酸性离子液体和质子酸相比，设计的双磺酸功能化离子液体在水介质中表现出更好的催化性能，在80~100 ℃下，0.5~3 h内，合成收率可达68~96%；在Pechmann反应中的催化性能中，与传统酸性离子液体相比,自主设计的离子液体在5mol%催化用量的条件下表现出更好的催化效果：在80~100 ℃下，0.5~3 h内，收率可达88~93%。
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