新型功能化强酸性离子液体的设计、合成及结构-性质关系的量化计算研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21003049
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
19.0万
负责人：
王媛媛
依托单位：
华东师范大学
学科分类：
B0202.催化化学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
戴立益；张华瑞；蒋栋；常永娟；王瑜；徐雁南；
关键词：
新型功能化强酸性离子液体酯化反应结构-性质关系量化计算

项目摘要

功能化离子液体的合成是离子液体在绿色化学中发挥作用的重要途径，通过修饰或改变阴阳离子及其取代基团来调变离子液体的特定功能是离子液体发展的源泉，其中酸性功能化离子液体因其在酸催化有机反应中的优异表现而备受瞩目。然而即使是目前酸性最强的离子液体，其酸性与工业上常用的无机酸相比仍有一定差距，这在很大程度上限制了离子液体的工业应用。设计合成出相比于目前离子液体酸性更强的功能化强酸性离子液体，对推动离子液体在有机合成领域的应用具有重要的科学和现实意义。另外，针对离子液体的结构特别是功能基团的结构与性质关系的理论研究相对滞后于实验数据积累的现状，以酯化反应为模型反应，通过对其物性、催化性能表征和结构构型及催化作用机理的计算模拟，构建一个系统的离子液体功能化设计、合成、微观结构-宏观物理化学性质关系的研究模式，为离子液体的功能化设计和应用提供一种可靠的研究方法。

结项摘要

功能化离子液体的合成是离子液体在绿色化学中发挥作用的重要途径，通过修饰或改变阴阳离子及其取代基团来调变离子液体的特定功能是离子液体发展的源泉，其中酸性功能化离子液体因其在酸催化有机反应中的优异表现而备受瞩目。然而，即使是目前酸性最强的离子液体，其酸性与工业上常用的无机酸相比仍有一定差距，这在很大程度上限制了离子液体的工业应用。设计合成出相比于目前离子液体酸性更强的功能化强酸性离子液体，对推动离子液体在有机合成领域的应用具有重要的科学和现实意义。.本项目以4, 4’-联吡啶、哌嗪为母体，合成了12种新型强酸性双磺酸功能化离子液体，并对其结构和物理性能进行了表征；利用紫外－可见光谱和Hammett指示剂法对其酸性进行表征，结果表明，此系列新型离子液体的酸性明显高于常规的酸性功能化离子液体。另外，针对离子液体的结构特别是功能基团的结构与性质关系的理论研究相对滞后于实验数据积累的现状，以β-乙酰氨基酮和恶唑烷衍生物的合成反应作为典型酸催化模型反应，通过Chem 3D和Gaussian 03软件模拟了离子液体的稳定存在构型及阴阳离子的结合能，考察了离子液体结构变化对其酸性之间的影响规律，结果表明酸催化性能与其酸性表征及量化模拟计算结果一致。.本项目将实验方法和量化计算模拟结合起来，用理论和计算模拟成功解释了实验的结果，并用实验数据证明理论计算模拟的可靠性，构建一个系统的离子液体功能化设计、合成、微观结构-宏观物理化学性质关系的研究模式。研究结果可为新型功能化离子液体的设计和制备提供理论指导，进一步推动离子液体在有机反应中的深入研究与应用。