论文开题：复合型离子液体的性质及其在快速合成对苯二甲酸二异辛酯中的应用研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　材料学院　　　　　　　　　　　专业班级： 08应用化学
课题名称 复合型离子液体的性质及其在快速合成对苯二甲酸二异辛酯中的应用研究

1、本课题的的研究目的和意义：
离子液体是近年来在绿色化学的框架下发展起来的全新的介质和软功能材料，因其具有不挥发、液程宽、溶解强、可调节等特性而成为备受关注的新型绿色溶剂和催化剂，已被成功应用于很多有机合成反应。离子液体的非挥发性和独特的溶解性质使之应用在催化反应中便于产物分离和催化剂回收。而酸性离子液体同时具有固体酸的非挥发性和无机液体酸的流动性，因此具有取代工业酸催化材料的潜力。其应用于酯化反应的明显优势是反应产物酯不溶于离子液体，产物与催化剂易于分离，在经脱水处理可以重复使用。与传统方法相比，离子液体作为环境友好的酯化反应介质，除具有非挥发性、较宽的稳定温度范围等优点之外，更重要的是离子液体具有可设计性，可以通过对阴、阳离子结构进行合理设计，调节其酸性和对反应物、产物的互溶性，实现反应体系的优化，简化产物的分离。目前离子液体的应用领域已不断扩大并迅速发展，且在各领域形成了研究热点，其诱人的工业应用前景更成为其发展的强大推动力。
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了解到催化剂有锡、钛、锌、锰等金属化合物，因此考虑合成出另一种金属离子液体与氯化亚锡氯丁基吡啶复合在一起，目前此项研究国内外文献鲜有报道，同时离子液体的作用可使反应温度降低，减少能耗，另外此离子液体稳定性好，易与产物分离，腐蚀性低，可循环使用。因此这种复合型离子液体具有非常重要的研究意义。


2、 文献综述（国内外研究情况及其发展）：
工业上生产对苯二甲酸二异辛酯(DOTP)主要有酯交换法和酯化法。
(1)直接酯化法：对苯二甲酸(PTA)和异辛醇在催化剂存在下直接酯化而成。非均相反应，催化剂可采用锡、钛、锌、锰等金属化合物。
(2)酯交换法：对苯二甲酸二甲酯(DMT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯废料与异辛醇在催化剂存在下进行酯交换反应。使用的催化剂有氢氧化钠、碳酸锂乙酸钙、钛酸酯、乙酸锌等，可单独或复合使用。配合乙二醇回收，可降低成本。
(3)酰氯醇解法：对苯二甲酰氯与2-乙基己醇在纯碱催化并加热的条件下进行醇解反应。
酯交换法由对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸乙二醇酯与2-乙基己醇进行酯交换，酯交换法反应条件较温和，但酯交换缺点是原料价格较高，不利于生产成本的控制，工艺周期长, 副产物多, 带来后处理工序复杂, 且产品质量低, 单耗高。酰氯醇解法虽较易进行，但由于对苯二甲酰氯价格昂贵，且生产设备腐蚀严重，因此酰氯醇解法只具有理论意义，故少有厂家选用。
Cong*ia *ie等研究功能化Brønsted酸性离子液体催化邻苯二甲酸酐合成邻苯二甲酸二异辛酯。取得良好的催化效果，离子液体回收容易并且可以重复使用，腐蚀性比较大。刘卫红、许明标、周兰芳等人以3种亚锡类催化剂氧化亚锡、氯化亚锡、辛酸亚锡以及它们之间复配后作为催化剂通过酯化反应合成DOTP，在220 ℃反应8 h后转化率均可达97 %以上。刘新鹏研究认为氯化亚锡的催化活性很高，醇酸摩尔比2.5：1，催化剂是原料质量比的0.2 %，反应时间2.0~2.6 小时里对苯二甲酸的转化率能达到99 %以上。曹飞采用一种新型催化剂对甲基磺酸二丁锡进行了DOTP的合成，该催化剂在180 ℃下，9小时内对苯二甲酸转化率达100 %，且催化剂可多次循环使用。另有一些采用固载化催化剂合成DOTP的方法。厦门大学戴李宗等人分别用HSZM-5、TiO2-1，TiO2-2三种分子筛催化剂对酯化合成DOTP的反应进行了研究并指出，用分子筛作为催化剂可使反应转化率达96 %以上，产品收率高，催化剂可回收、再生、重复利用，有利于消除污染和降低产品成本，工艺步骤和设备也得到了简化。固体酸催化剂具稳定性好、不腐蚀设备、不污染环境、反应活性高、催化剂与产物易分离并可多次使用、产品的色泽浅的特点，且制备过程较简单，易工业化，是一种绿色化学催化剂。
孙永泰研究钛酸四丁酯催化合成DOTP的催化机理，认为对苯二甲酸与异辛醇的反应是两步反应，首先，对苯二甲酸与异辛醇反应生成对苯二甲酸单异辛酯，然后对苯二甲酸单异辛酯与异辛醇反应生成产物对苯二甲酸二异辛酯。PTA不溶于钛酸酯异辛醇溶液，该过程属于非均相反应，是合成的决定步骤。方国阳师兄研究了路易斯酸离子液体对DOTP的催化效果，大大提高了反应的合成速率，与工业常用的以钛酸四丁酯催化合成DOTP的方法相比，反应时间由6～7小时缩短为2.5小时，同时反应温度由230℃降低为210℃，可降低生产成本。
方国阳使用氯化丁基吡啶氯化亚锡酸离子液体作为催化剂合成对苯二甲酸二异辛酯（DOTP）。使用[Bupy]Cl•nSnCl2（n=0、1、2、3）离子液体催化合成DOTP，探索了催化合成的最佳反应条件，对苯二甲酸转化率能达到94.1%，且离子液体重复使用5次后DOTP产率仍能达到90%以上。研究表明了酸性离子液体具有酯化反应催化性能，可用来代替工业酸催化。
韦建国测定了对苯二甲酸与异辛醇在钛酸四丁酯催化下，合成对苯二甲酸二异辛酯(DOTP)反应过程中的产品分布。发现组分浓度随时间的变化符合连串反应的规律。第一步，自对苯二甲酸生成单酯是慢反应；第二步自单酯生成DOTP是快反应。两步速率常数之比为19。他们还建立了用产水量推算了对苯二甲酸的转化率，进而建立了对苯二甲酸二辛酯的表观反应动力学方程式 [1/(1-r/2)]ln(r/2)(1-*)/(r/2-*)=kt，式中r是反应开始时异辛醇与对苯二甲酸的摩尔比。k与绝对温度T关系可用阿累尼乌斯方程式拟合为lnk=-4093. ……（未完，全文共6843字，当前仅显示2403字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：复合型离子液体的性质及其在快速合成对苯二甲酸二异辛酯中的应用研究》）