論文開題：復(fù)合型離子液體的性質(zhì)及其在快速合成對苯二甲酸二異辛酯中的應(yīng)用研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報告
學(xué)院：　　材料學(xué)院　　　　　　　　　　　專業(yè)班級： 08應(yīng)用化學(xué)
課題名稱 復(fù)合型離子液體的性質(zhì)及其在快速合成對苯二甲酸二異辛酯中的應(yīng)用研究

1、本課題的的研究目的和意義：
離子液體是近年來在綠色化學(xué)的框架下發(fā)展起來的全新的介質(zhì)和軟功能材料，因其具有不揮發(fā)、液程寬、溶解強(qiáng)、可調(diào)節(jié)等特性而成為備受關(guān)注的新型綠色溶劑和催化劑，已被成功應(yīng)用于很多有機(jī)合成反應(yīng)。離子液體的非揮發(fā)性和獨(dú)特的溶解性質(zhì)使之應(yīng)用在催化反應(yīng)中便于產(chǎn)物分離和催化劑回收。而酸性離子液體同時具有固體酸的非揮發(fā)性和無機(jī)液體酸的流動性，因此具有取代工業(yè)酸催化材料的潛力。其應(yīng)用于酯化反應(yīng)的明顯優(yōu)勢是反應(yīng)產(chǎn)物酯不溶于離子液體，產(chǎn)物與催化劑易于分離，在經(jīng)脫水處理可以重復(fù)使用。與傳統(tǒng)方法相比，離子液體作為環(huán)境友好的酯化反應(yīng)介質(zhì)，除具有非揮發(fā)性、較寬的穩(wěn)定溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)之外，更重要的是離子液體具有可設(shè)計(jì)性，可以通過對陰、陽離子結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)其酸性和對反應(yīng)物、產(chǎn)物的互溶性，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系的優(yōu)化，簡化產(chǎn)物的分離。目前離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域已不斷擴(kuò)大并迅速發(fā)展，且在各領(lǐng)域形成了研究熱點(diǎn)，其誘人的工業(yè)應(yīng)用前景更成為其發(fā)展的強(qiáng)大推動力。
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了解到催化劑有錫、鈦、鋅、錳等金屬化合物，因此考慮合成出另一種金屬離子液體與氯化亞錫氯丁基吡啶復(fù)合在一起，目前此項(xiàng)研究國內(nèi)外文獻(xiàn)鮮有報道，同時離子液體的作用可使反應(yīng)溫度降低，減少能耗，另外此離子液體穩(wěn)定性好，易與產(chǎn)物分離，腐蝕性低，可循環(huán)使用。因此這種復(fù)合型離子液體具有非常重要的研究意義。


2、 文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
工業(yè)上生產(chǎn)對苯二甲酸二異辛酯(DOTP)主要有酯交換法和酯化法。
(1)直接酯化法：對苯二甲酸(PTA)和異辛醇在催化劑存在下直接酯化而成。非均相反應(yīng)，催化劑可采用錫、鈦、鋅、錳等金屬化合物。
(2)酯交換法：對苯二甲酸二甲酯(DMT)或聚對苯二甲酸乙二醇酯廢料與異辛醇在催化劑存在下進(jìn)行酯交換反應(yīng)。使用的催化劑有氫氧化鈉、碳酸鋰乙酸鈣、鈦酸酯、乙酸鋅等，可單獨(dú)或復(fù)合使用。配合乙二醇回收，可降低成本。
(3)酰氯醇解法：對苯二甲酰氯與2-乙基己醇在純堿催化并加熱的條件下進(jìn)行醇解反應(yīng)。
酯交換法由對苯二甲酸二甲酯或?qū)Ρ蕉姿嵋叶减ヅc2-乙基己醇進(jìn)行酯交換，酯交換法反應(yīng)條件較溫和，但酯交換缺點(diǎn)是原料價格較高，不利于生產(chǎn)成本的控制，工藝周期長, 副產(chǎn)物多, 帶來后處理工序復(fù)雜, 且產(chǎn)品質(zhì)量低, 單耗高。酰氯醇解法雖較易進(jìn)行，但由于對苯二甲酰氯價格昂貴，且生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，因此酰氯醇解法只具有理論意義，故少有廠家選用。
Cong*ia *ie等研究功能化Brønsted酸性離子液體催化鄰苯二甲酸酐合成鄰苯二甲酸二異辛酯。取得良好的催化效果，離子液體回收容易并且可以重復(fù)使用，腐蝕性比較大。劉衛(wèi)紅、許明標(biāo)、周蘭芳等人以3種亞錫類催化劑氧化亞錫、氯化亞錫、辛酸亞錫以及它們之間復(fù)配后作為催化劑通過酯化反應(yīng)合成DOTP，在220 ℃反應(yīng)8 h后轉(zhuǎn)化率均可達(dá)97 %以上。劉新鵬研究認(rèn)為氯化亞錫的催化活性很高，醇酸摩爾比2.5：1，催化劑是原料質(zhì)量比的0.2 %，反應(yīng)時間2.0~2.6 小時里對苯二甲酸的轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99 %以上。曹飛采用一種新型催化劑對甲基磺酸二丁錫進(jìn)行了DOTP的合成，該催化劑在180 ℃下，9小時內(nèi)對苯二甲酸轉(zhuǎn)化率達(dá)100 %，且催化劑可多次循環(huán)使用。另有一些采用固載化催化劑合成DOTP的方法。廈門大學(xué)戴李宗等人分別用HSZM-5、TiO2-1，TiO2-2三種分子篩催化劑對酯化合成DOTP的反應(yīng)進(jìn)行了研究并指出，用分子篩作為催化劑可使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)96 %以上，產(chǎn)品收率高，催化劑可回收、再生、重復(fù)利用，有利于消除污染和降低產(chǎn)品成本，工藝步驟和設(shè)備也得到了簡化。固體酸催化劑具穩(wěn)定性好、不腐蝕設(shè)備、不污染環(huán)境、反應(yīng)活性高、催化劑與產(chǎn)物易分離并可多次使用、產(chǎn)品的色澤淺的特點(diǎn)，且制備過程較簡單，易工業(yè)化，是一種綠色化學(xué)催化劑。
孫永泰研究鈦酸四丁酯催化合成DOTP的催化機(jī)理，認(rèn)為對苯二甲酸與異辛醇的反應(yīng)是兩步反應(yīng)，首先，對苯二甲酸與異辛醇反應(yīng)生成對苯二甲酸單異辛酯，然后對苯二甲酸單異辛酯與異辛醇反應(yīng)生成產(chǎn)物對苯二甲酸二異辛酯。PTA不溶于鈦酸酯異辛醇溶液，該過程屬于非均相反應(yīng)，是合成的決定步驟。方國陽師兄研究了路易斯酸離子液體對DOTP的催化效果，大大提高了反應(yīng)的合成速率，與工業(yè)常用的以鈦酸四丁酯催化合成DOTP的方法相比，反應(yīng)時間由6～7小時縮短為2.5小時，同時反應(yīng)溫度由230℃降低為210℃，可降低生產(chǎn)成本。
方國陽使用氯化丁基吡啶氯化亞錫酸離子液體作為催化劑合成對苯二甲酸二異辛酯（DOTP）。使用[Bupy]Cl•nSnCl2（n=0、1、2、3）離子液體催化合成DOTP，探索了催化合成的最佳反應(yīng)條件，對苯二甲酸轉(zhuǎn)化率能達(dá)到94.1%，且離子液體重復(fù)使用5次后DOTP產(chǎn)率仍能達(dá)到90%以上。研究表明了酸性離子液體具有酯化反應(yīng)催化性能，可用來代替工業(yè)酸催化。
韋建國測定了對苯二甲酸與異辛醇在鈦酸四丁酯催化下，合成對苯二甲酸二異辛酯(DOTP)反應(yīng)過程中的產(chǎn)品分布。發(fā)現(xiàn)組分濃度隨時間的變化符合連串反應(yīng)的規(guī)律。第一步，自對苯二甲酸生成單酯是慢反應(yīng)；第二步自單酯生成DOTP是快反應(yīng)。兩步速率常數(shù)之比為19。他們還建立了用產(chǎn)水量推算了對苯二甲酸的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而建立了對苯二甲酸二辛酯的表觀反應(yīng)動力學(xué)方程式 [1/(1-r/2)]ln(r/2)(1-*)/(r/2-*)=kt，式中r是反應(yīng)開始時異辛醇與對苯二甲酸的摩爾比。k與絕對溫度T關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式擬合為lnk=-4093. ……（未完，全文共6843字，當(dāng)前僅顯示2403字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：復(fù)合型離子液體的性質(zhì)及其在快速合成對苯二甲酸二異辛酯中的應(yīng)用研究》）