环境友好型离子液体催化环氧丙烷反应合成丙二醇醚

丙二醇醚类化合物是性能优良的精细化学品,也是环保型高级溶剂.该类化合物具有两个强溶解性功能基团—醚键和羟基,前者具有亲油性,可溶解疏水性物质,后者具有亲水性,可溶解亲水性物质,因而丙二醇醚具有很强的溶解能力,素有“万能溶剂”之称,可广泛应用于涂料、油墨、油漆、印刷、电子化学品、染料、净洗和纺织等行业.丙二醇醚类化合物目前主要由环氧丙烷和低级脂肪醇反应合成,然而,由于环氧丙烷的位阻效应,使其在酸或碱的条件下开环的位置会不同,从而得到不同的醇醚产物.由于碱催化的醇醚产物更加环境友好,因而越来越被人们所关注.工业上丙二醇醚合成多采用传统的强碱性催化剂醇钠以及氢氧化钠,腐蚀性强,产生的废液量大.本文采...

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Published in催化学报 Vol. 38; no. 5; pp. 879 - 889
Main Author 赵聪;陈圣新;张瑞锐;李自航;刘瑞霞;任保增;张锁江
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 郑州大学化工与能源学院, 河南郑州 450001 2017
河南大学化学与化工学院, 河南开封 475004%中国科学院过程工程研究所离子液体与绿色工程研究部,北京,100190
中国科学院过程工程研究所离子液体与绿色工程研究部, 北京 100190%中国科学院过程工程研究所离子液体与绿色工程研究部, 北京 100190
Subjects
离子液体;丙二醇醚;酯化反应;环氧丙烷;碱强度;反应机理;环境友好
环氧丙烷
环境友好
离子液体
碱强度
Etherification
Ionic liquid
Environmental friendly
酯化反应
Propylene oxide
反应机理
Basic strength
Reaction mechanism
Propylene glycol ether
丙二醇醚
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ISSN0253-9837
1872-2067
DOI10.1016/S1872-2067(17)62831-6

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Summary:丙二醇醚类化合物是性能优良的精细化学品,也是环保型高级溶剂.该类化合物具有两个强溶解性功能基团—醚键和羟基,前者具有亲油性,可溶解疏水性物质,后者具有亲水性,可溶解亲水性物质,因而丙二醇醚具有很强的溶解能力,素有“万能溶剂”之称,可广泛应用于涂料、油墨、油漆、印刷、电子化学品、染料、净洗和纺织等行业.丙二醇醚类化合物目前主要由环氧丙烷和低级脂肪醇反应合成,然而,由于环氧丙烷的位阻效应,使其在酸或碱的条件下开环的位置会不同,从而得到不同的醇醚产物.由于碱催化的醇醚产物更加环境友好,因而越来越被人们所关注.工业上丙二醇醚合成多采用传统的强碱性催化剂醇钠以及氢氧化钠,腐蚀性强,产生的废液量大.本文采用环境友好的非卤素离子液体作为催化剂,研究了其催化环氧丙烷醚化合成丙二醇醚的反应特性.本文采用两步法合成了一系列环境友好的醋酸类碱性功能化离子液体,并在温和的条件下将其用于催化环氧丙烷与醇反应合成丙二醇醚.结果表明,该类离子液体可以高效催化该反应的进行.利用紫外-可见光谱测定Hammett指数来表征实验中所用离子液体的碱强度,并构建了离子液体碱性与催化活性之间的关系.结果表明,离子液体的催化性能和其碱性密切相关,随着离子液体碱性的增加,催化活性增强,其中咪唑醋酸类离子液体碱性强于季胺类,表现出优异的催化性能.离子液体的碱性明显弱于NaOH,但却呈现出更优异的催化性能.相同反应条件下,EmimOAc离子液体作为催化剂,PO的转化率分别较NaOH高出20%–30%,选择性略高于NaOH,这可能是由于二者催化机理不同造成的.
Bibliography:Ionic liquid;Propylene glycol ether;Etherification;Propylene oxide;Basic strength;Reaction mechanism;Environmental friendly
A series of acetate ionic liquids were synthesized using a typical two‐step method.The ionic liquids were used as environmentally benign catalysts in the production of propylene glycol ethers from propylene oxide and alcohols under mild conditions.The basic strengths of the ionic liquids were evaluated by determination of their Hammett functions,obtained using ultraviolet‐visible spectroscopy,and the relationship between their catalytic activities and basicities was established.The catalytic efficiencies of the ionic liquids were higher than that of the traditional basic catalyst NaOH.This can be attributed to the involvement of a novel reaction mechanism when these ionic liquids are used.A possible electrophilic‐nucleophilic dual activation mechanism was proposed and confirmed using electrospray ionization quadrupole time‐of‐flight mass spectrometry.In addition,the effects of significant
ISSN:0253-9837
1872-2067
DOI:10.1016/S1872-2067(17)62831-6