两种吡啶类离子液体的合成与表征 毕业论文

1、 本科毕业论文题 目两种吡啶类离子液体的合成与表征 学 院 化学化工学院 专 业 化学 班 级 化学08 (本1) 学 号 姓 名 指导教师 起讫时间 摘 要本文以吡啶和碘乙烷、1-溴丁烷为原料合成了碘化n-乙基吡啶（epi）、溴化n-正丁基吡啶(bpb)两种代表性的吡啶类离子液体,为开展吡啶类离子在水热法培养晶体做溶剂和有机合成反应中做催化剂和溶剂的研究做好了准备。关键词： 离子液体；溶剂；催化剂abstractthis dissertation is mainly aimed to the synthesis of two kinds of ionic liquids.both of th

2、e two kinds of ionic liquids are pyridinium ionic liquids from the material pyridine and iodoethane or pyridine and 1-bromobutane. to develop pyridine classes in hot water as solvention training method and organic synthesis reaction of crystal as catalysts and solvent study prepared well.key words:i

3、onic liquids; solvents;catalyst目 录摘要（中文）i摘要（英文）ii目录（中文）i1引言11.1离子液体的定义11.2离子液体的特性 11.3离子液体的应用 2 1.3.1 离子液体在精细化工领域中的应用2 1.3.2 离子液体在分离提纯技术中的应用2 1.3.3 离子液体在生物领域中的应用3 1.3.4 离子液体在能源元器件及分析仪器中的应用31.4吡啶类离子液体合成的意义3 2实验部分32.1试剂与仪器3 2.2碘化n-乙基吡啶和溴化n-正丁基吡啶合成路线 3 2.3碘化n-乙基吡啶的合成3 2.4溴化n-正丁基吡啶的合成43总结5参考文献6致谢81 引言1.

4、1 离子液体的定义离子液体1 welten t. room2 temperature ionic liquids2 solvents for synthesis and calalysisj. chemrev,1999,(99):20712083.是指在室温或接近室温呈液态的离子型化合物，也称低温熔融盐。常见的阳离子有季铵盐、季磷盐、咪唑盐和吡咯盐等（如下图所示），阴离子有四氟硼酸根、六氟磷酸跟等离子。 图1 季铵盐、季磷盐、咪唑盐和吡咯盐新型离子液体的合成是近年来离子液体研究的重要内容，例如shreeve2 singh r p,winter r w, gard g l,et al. quat

5、ernary salt containing the pentafluoro sulfanyl(sf5)groupj. inorg chem,2003,42(19):61426146.领导的研究小组合成了一些有新型阳离子构成的离子液体。图2新型阳离子构成的离子液体。yoshida3 yoshida y,muroi k, otsuka a,et al.1-ethyl-3-methylimidazolium based ionic liqui ds containing cyano groups:synthesis,charact erization,and crystal structurej.

6、 inorg chem,2004,43(4):14581462.研究小组也合成了一些阴离子构成的离子液体 图3 阴离子构成的离子液体1.2 离子液体的特性与传统的溶剂相比，离子液体具有以下的性质：（1）在室温下，离子液体的密度一般为 1.1-1.6g/cm3，粘度一般在 50-200cp之间，是水的几倍到几十倍；离子液体的蒸汽压几乎为零、具有不可燃、不爆炸及低毒等特点，因而使其在使用过程中基本不会造成溶剂的损失和环境污染。（2）离子液体的溶解性能强。离子液体可以较好的溶解多种有机物、无机物和金属配合物（但不溶解聚乙烯、聚四氟乙烯和玻璃等），避免了在反应中使用多种溶剂。（3）大多数离子液体在 3

7、00时仍然能保持液态，因而离子液体具有较宽的稳定的液态温度范围。（4）离子液体具有较宽的电化学稳定电位窗和良好的导电性。电化学稳定电位窗是指物质开始发生氧化反应的电位和开始发生还原反应的电位的差值。大部分离子液体的电化学稳定电位窗为 4v 左右，这与传统的溶剂相比是比较宽的（例如在碱性条件下，水的电化学稳定电位窗为 0.4v，在酸性条件下为1.3v），加之其良好的导电性，使离子液体在电化学研究中有着广泛的用途。（5）离子液体具有一定的酸碱性4 tait s,osteryoung r a.infrared study of ambienf2temperture chloroaluminates

8、as a funcion of melt acidityj.inorg chem,1984,(23):43524360.。在某些特殊环境或特定条件下离子液体会表现出“潜酸性”5 quarmby i c,mantz r a,goldenbery l m,et al. stoichiometry of latent aicdity in buffered chlor calunminate ionic liquidsj. anal chem,1994,(66):35583561.和“超酸性”6 ma m, johnson k e. carbocation format by selected hy

9、drocarbons in trimet hylsul-fonium bromide2alcl3/albr32hbr ambient tenperature molten saltsj.j am chem soc,1995,(117):15081513. 。1.3 离子液体的应用室温离子液体由有机阳离子、无机或有机阴离子构成，可以通过对阴、阳离子的不同组合设计离子液体的不同酸性、对水和有机物的不同溶解性。正是由于这些优点，离子液体在精细化工的反应、分离、催化和电化学等方面的应用研究得到了广泛的重视。近年来，功能化离子液体(task-specific ionic liquids)逐渐兴起，其主要

10、是在阴、阳离子中引入特定功能团，此功能团与离子液体的结合使其不仅作为反应介质，而且在某些反应过程中充当反应物或催化剂。与负载催化剂及凝胶负载催化剂相比，功能化离子液体不仅提高了动力学活性，而且也增加了催化比表面积。离子液体应用于反应、分离和催化方面时，主要是作为反应媒介或是催化剂使用，或者构成一种新的反应分离集成工艺。而在电化学方面应用时，主要是利用其离子化合物性质和具有较宽的电化学稳定电位窗口特性。1.3.1 离子液体在精细化工领域中的应用7 马海兵，杨丽斌，任慧平，邹志琛.离子液体及其在化学中的应用j.山东师范大学学报，2005，（20）：4547.离子液体在精细化工领域中可用于氢化反应8

11、 suarez p a z,dullius j e l,einloft s,et al. the use of new ionic liquids in two phase catalytic hydrogenation reaction by rhodium complexesj.ployhedron,1996,(15):12171219. 、傅-克反应9 邓友全. 超强酸性室温离子液体反应介质中烷烃羰化研究j.化学学报，2002，60（8）：15201523.、heck反应10 vincenzo c,angelo n, luigi l, et al.heck reaction in ion

12、ic liquids catalyzed by a pd2 benzothiazole car2 bene complexj. tetrahedron latters,2000,(41):8973 8976.、diels-alder反应11 howarth j, hanlon k, fayne d,et al.moisture stable dialkyimidazolium salts as ho terogeneous lewis acids in the diesls2 alder reactionj.tetrahedron letters, 1997,38(17):30973100.

13、、michael加成反应12 梁大鹏.胍、胍盐离子液体的合成及其在michael加成反应中的应用d.吉林大学，2007.、金属的电沉淀及纳米金属化合物的制备、在不对称催化反应中的应用13 lee c w. diels2 ader reactions in chloraluminate ionic liquids:acceleration and selectivety enhancementj. tet rahedron letters,1999,(40):24612464.等。1.3.2 离子液体在分离提纯技术中的应用 离子液体的独特理化性能，非常适用于化学物质的分离与提纯。如利用离子液体从

14、发酵液中提取回收丁醇14 fadeev a g, meagher m m.opportunities for ionic liquids in recovery of biefuelsj.chem commun,2001,(3):295296.，邓友全等将离子液体应用于固-固分离领域，以bmimpf6作为牛磺酸和硫酸钠固体混合物的萃取剂，使牛磺酸的回收率提高到97%。1.3.3 离子液体在生物领域中的应用离子液体在生物领域中可用于生物催化、与dna双螺旋的交互作用等。1.3.4 离子液体在能源元器件及分析仪器中的应用离子液体在能源元器件及分析仪器中在太阳能电池中的应用16 papageorgu

15、iou n,athanassov y, armand m,et al. the performance and stability of ambient temperature moltem salts for solar cell applicationj.j electrochem soc,1996,(143):30993108.、在发光元件中的应用、在传感器中的应用、在色谱中的应用十分广泛。1.4 吡啶类离子液体合成的意义吡啶类离子液体是除咪唑类离子液体以外另一类较为重要的离子液体，在有机合成反应和水热法培养晶体过程有重要作用。吡啶类离子液体在化学修饰电机结构及其应用17 上官晓东.基于

16、咪唑和吡啶类离子液体的化学修饰电极及其应用d.西北大学，2009.18 付琳琳，赵地顺，任培兵，李贺，张娟.吡啶类离子液体的合成及对纤维素溶解性能的研究j.现代化工，2011，31（9）. 致 谢毕业了，这意味着我四年的大学生活划上一个句号。我不能说这个句号画得很圆满、很漂亮，但我没有白费这四年的光阴、四年的青春。我知道我的下一个人生旅途会更加艰辛，但我有信心去开始我的又一个征程。尽管大学生活结束了，我们即将步入社会，但这并不表示我们的学习生涯就此结束了，这是我们学习的另一个开端，我们将运用在这里学习到的知识，技能，和方法，在社会实践中学到更多知识。在此次毕业论文设计实验过程中，得到了我的导师

17、胡荣华老师的亲切关怀和耐心指导，从开始进入课题到论文的最终完成，胡老师都给予我细心的指导和不懈的支持。与此同时，此次毕业论文设计实验的顺利完成，也离不开隋岩老师在我生活和学习上的悉心教导。在此谨向胡荣华老师和隋岩老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢有缘聚在一起做毕业论文设计实验的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难，直至本文的顺利完成。此时此刻，我的心情无法平静，在井大的四年生活里，有很多可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助和关怀，在这里请接受我诚挚的谢意!最后，我要感谢我的父母，没有他们辛勤的付出，就没有我今天的成长；感谢我的母校井冈山大学，没有她的精心栽培，

18、就没有我今天的进步；感谢化学化工学院，是您陪伴了我四年的日日夜夜，谢谢！和对纤维素溶解性能的研究中都有很重要的作用。2 实验部分2.1 试剂和仪器试剂：吡啶（分析纯，天津市华真特种化学试剂厂），碘乙烷，溴丁烷，环己烷，乙腈（以上试剂均为分析纯，上海试剂厂）仪器：avatar370 ftir红外光谱仪(美国nicolet公司)，kbr 压片，df-101集热式恒温加热磁力搅拌器，dht型磁力加热搅拌电热套，shz-(iii)a循环水式真空泵，re-5zaa旋转蒸发器，dzf-6020型真空干燥箱，ar224cn电子天平，jsz6型显微镜2.2碘化n-乙基吡啶和溴化n-正丁基吡啶的合成路线。图4 两种吡啶类离子液体的合成路线2.3碘化n-乙基吡啶的合成（epi）在100ml圆底烧瓶中加入8.1ml吡啶和8.2ml碘乙烷后，加入30ml环己烷，得黄绿色混合溶液，加热，混合液变浑浊，80回流6.5小时，混合溶液分层，上层无色浑浊，下层橙黄色油状液体，趁热转移到烧杯中，冷却后除去有机溶剂，用15ml乙腈溶液重结晶两次，真空干燥得到黄色针状晶体14.2g，产率为60.4%。碘化n-乙基吡啶谱图解析如下：3453.53强而宽的峰为n-h的特征峰，3047.60尖而较弱的峰为吸收水分的-oh峰，1633.75,148