功能化離子液體是充分利用離子液體結構可設計、性能可調的特點,在骨架中引入特定功能性基團而發(fā)展起來的一類新材料,其合成和應用開發(fā)備受關注。作為環(huán)境友好的催化材料,基于功能化離子液體催化的基礎與應用研究是綠色化學的重要內容。
自2000年,功能化離子液體的概念第一次出現(xiàn)在文獻中,其結構性能的特殊性隨即引起化學家們的關注。2002年,Cole課題組制備了Brnsted酸功能化離子液體,并將其應用于酯化、醚化和重排反應中,該項富有創(chuàng)新性的工作激發(fā)了人們對功能化離子液體材料的研究熱情,大量的研究論文隨之涌現(xiàn),進一步促進了功能化離子液體的快速發(fā)展。經(jīng)過短短十余年的研究與開發(fā),功能化離子液體材料的多樣性和應用范圍都得到了極大的擴展。目前,人們對功能化離子液體材料的研究興趣逐年遞增,并已取得了許多重要的進展。
根據(jù)功能性基團所處的位置,功能化離子液體包括陽離子功能化、陰離子功能化以及陽離子和陰離子雙功能化。從功能性基團的性質來劃分,可以分為酸性功能化、堿性功能化、手性功能化、金屬功能化、配位功能化等。這些結構多樣的功能化離子液體已經(jīng)在催化、有機合成、功能材料、生物質處理、摩擦磨損等多個領域得到廣泛研究;诠δ芑x子液體催化應用的工程化研究也取得了相當程度的發(fā)展。在這樣的背景下,急需出版一本有關功能化離子液體催化基礎和應用研究的著作,引導人們更為理性和科學地認知功能化離子液體的方方面面。本書正是為這一需求而編寫的。
著者對功能化離子液體研究領域的相關知識和研究進展進行了整理和梳理,使其成為系統(tǒng)性的知識結構,其中包含有著者團隊以及國內外同行在功能化離子液體催化應用領域的大量原創(chuàng)性研究成果。全書共分為6章。第1章對離子液體的發(fā)展歷史、功能化離子液體的定義和分類以及功能化離子液體的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀進行了詳細介紹。第2章介紹了功能化離子液體的合成、結構表征和性質。第3章介紹了負載功能化離子液體的合成與表征。第4章介紹了功能化離子液體催化的各類反應。第5章介紹了離子液體骨架衍生催化新材料。第6章介紹了功能化離子液體工業(yè)應用。本書第1~5章由李臻編寫,第6章由夏春谷和李臻共同編寫,全書由李臻統(tǒng)稿、修訂。
本書力圖系統(tǒng)、全面地展示功能化離子液體在催化領域的最新研究成果。由于著者知識和水平有限,且時間倉促,加上離子液體的研究正日新月異地快速發(fā)展,很多研究成果難以全面收集,書中難免有一些疏漏和不妥之處,懇請讀者批評和指正。
著者
2017年10月
第1章概述/ 001
1.1離子液體發(fā)展歷史/ 001
1.2功能化離子液體的定義和分類/ 003
1.3功能化離子液體的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀/ 005
參考文獻/ 011
第2章功能化離子液體的合成、結構表征和性質/ 016
2.1功能化離子液體合成概述/ 016
2.1.1陽離子功能化/ 016
2.1.2陰離子功能化/ 027
2.1.3雙功能化離子液體/ 034
2.2功能化離子液體的結構表征/ 038
2.2.1紅外光譜表征/ 038
2.2.2核磁共振表征/ 041
2.2.3紫外可見光譜表征/ 042
2.2.4電噴霧質譜表征/ 042
2.2.5拉曼光譜表征/ 044
2.2.6光電子能譜表征/ 045
2.2.7小結/ 048
2.3功能化離子液體的性質/ 048
2.3.1酯基功能化離子液體的性質/ 049
2.3.2羥基功能化離子液體的性質/ 051
2.3.3烷氧基功能化離子液體的性質/ 054
2.3.4芳基功能化離子液體的性質/ 057
2.3.5氰基功能化離子液體的性質/ 059
2.3.6烯基功能化離子液體的性質/ 061
2.3.7酰胺功能化離子液體的性質/ 064
2.3.8磺酸基功能化離子液體的性質/ 066
2.3.9陰離子功能化離子液體的性質/ 073
2.3.10小結/ 080
參考文獻/ 080
第3章負載功能化離子液體的合成與表征/ 093
3.1負載功能化離子液體概述/ 093
3.2負載堿功能化離子液體/ 094
3.3負載酸功能化離子液體/ 102
3.4負載多金屬氧酸鹽功能化離子液體/ 111
3.5負載離子液體-金屬配合物/ 116
參考文獻/ 120
第4章功能化離子液體催化的各類反應/ 124
4.1酸功能化離子液體催化/ 125
4.1.1酯化反應/ 126
4.1.2醛三聚反應/ 131
4.1.3縮醛(酮)反應/ 135
4.1.4Prins縮合反應/ 139
4.1.5Beckmann重排反應/ 140
4.1.6苯酚與叔丁醇烷基化反應/ 143
4.1.7羰基化反應/ 145
4.1.8烯烴氫胺化反應/ 147
4.1.9雜-Michael加成反應/ 148
4.1.10N-烷基化反應/ 151
4.1.11偶聯(lián)反應/ 152
4.1.12酯交換聚合反應/ 155
4.1.13單糖脫水反應/ 156
4.1.14纖維素水解反應/ 157
4.2堿功能化離子液體催化/ 161
4.2.1氮雜Michael加成反應/ 162
4.2.2酯交換反應/ 163
4.2.3水解反應/ 164
4.2.4Knoevenagel縮合反應/ 165
4.2.5烯烴環(huán)氧化反應/ 166
4.2.6加成-環(huán)化反應/ 167
4.3羰基金屬陰離子功能化離子液體催化烷氧羰基化反應/ 169
4.4多金屬氧酸鹽功能化離子液體催化/ 169
4.5金屬配位化合物功能化離子液體催化/ 173
4.5.1C—C交叉偶聯(lián)反應/ 173
4.5.2羰基化反應/ 174
4.5.3Click反應/ 176
4.6手性配體功能化離子液體催化不對稱氫化反應/ 177
參考文獻/ 179
第5章離子液體骨架衍生催化新材料/ 192
5.1氮摻雜碳基負載金屬材料/ 192
5.1.1負載金屬鈀氮摻雜碳材料的制備、表征及其催化應用/ 195
5.1.2N和Fe共摻雜有序介孔碳材料可控合成及陰極氧還原催化性能/ 205
5.2基于離子液體骨架的多孔有機聚合物材料/ 215
5.2.1多孔有機材料概述/ 215
5.2.2Au-NHC@POPs的可控合成及其在炔烴水合反應中的應用/ 220
參考文獻/ 229
第6章功能化離子液體工業(yè)應用/ 235
6.1復合離子液體催化高品質碳酸乙烯酯合成新技術/ 236
6.1.1二氧化碳與環(huán)氧化合物環(huán)加成反應進展/ 236
6.1.2二氧化碳合成有機碳酸酯技術概況/ 240
6.1.3LZC型復合離子液體催化合成碳酸乙烯酯技術/ 244
6.2水乙二醇聯(lián)產碳酸二甲酯技術/ 248
6.2.1乙二醇生產現(xiàn)狀/ 248
6.2.2水乙二醇聯(lián)產碳酸二甲酯工藝概況/ 249
6.3酸功能化離子液體催化三聚甲醛清潔合成/ 250
6.3.1醛三聚反應/ 250
6.3.2三聚甲醛概述/ 253
6.3.3三聚甲醛合成體系研究進展/ 254
6.3.4三聚甲醛合成工藝技術狀況/ 255
6.3.5離子液體催化合成三聚甲醛工藝/ 257
6.4酸功能化離子液體催化多醚類清潔柴油含氧組分合成技術/ 264
6.4.1聚甲氧基二甲醚的應用背景及合成現(xiàn)狀/ 264
6.4.2酸功能化離子液體催化聚甲氧基二甲醚合成/ 266
參考文獻/ 272
索引/ 276