論文開(kāi)題：復(fù)合型離子液體的性質(zhì)及其在快速合成對(duì)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(kāi)題報(bào)告
學(xué)院：　　材料學(xué)院　　　　　　　　　　　專業(yè)班級(jí)： 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(duì)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(lái)在綠色化學(xué)的框架下發(fā)展起來(lái)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(shí)具有固體酸的非揮發(fā)性和無(wú)機(jī)液體酸的流動(dòng)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(shì)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(guò)對(duì)陰、陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)其酸性和對(duì)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(jiǎn)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(dòng)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(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)鮮有報(bào)道，同時(shí)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(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
工業(yè)上生產(chǎn)對(duì)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(duì)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(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)或聚對(duì)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(duì)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(duì)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(jià)格較高，不利于生產(chǎn)成本的控制，工藝周期長(zhǎng), 副產(chǎn)物多, 帶來(lái)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(duì)苯二甲酰氯價(jià)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(guò)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(shí)間2.0~2.6 小時(shí)里對(duì)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(duì)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(shí)內(nèi)對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(guò)程較簡(jiǎn)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(duì)苯二甲酸與異辛醇的反應(yīng)是兩步反應(yīng)，首先，對(duì)苯二甲酸與異辛醇反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸單異辛酯，然后對(duì)苯二甲酸單異辛酯與異辛醇反應(yīng)生成產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸二異辛酯。PTA不溶于鈦酸酯異辛醇溶液，該過(guò)程屬于非均相反應(yīng)，是合成的決定步驟。方國(guó)陽(yáng)師兄研究了路易斯酸離子液體對(duì)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(shí)間由6～7小時(shí)縮短為2.5小時(shí)，同時(shí)反應(yīng)溫度由230℃降低為210℃，可降低生產(chǎn)成本。
方國(guó)陽(yáng)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(duì)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(duì)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(lái)代替工業(yè)酸催化。
韋建國(guó)測(cè)定了對(duì)苯二甲酸與異辛醇在鈦酸四丁酯催化下，合成對(duì)苯二甲酸二異辛酯(DOTP)反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)品分布。發(fā)現(xiàn)組分濃度隨時(shí)間的變化符合連串反應(yīng)的規(guī)律。第一步，自對(duì)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(duì)苯二甲酸的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而建立了對(duì)苯二甲酸二辛酯的表觀反應(yīng)動(dòng)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(kāi)始時(shí)異辛醇與對(duì)苯二甲酸的摩爾比。k與絕對(duì)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(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開(kāi)題：復(fù)合型離子液體的性質(zhì)及其在快速合成對(duì)苯二甲酸二異辛酯中的應(yīng)用研究》）