低共熔剂在碳酸丙烯酯合成中的应用

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1、分类号：TQ032学号：201500369030硕士学位论文低共熔剂在碳酸丙烯酯合成中的应用TheApplicationofDeepEutecticSolventintheSynthesisofPropyleneCarbonate研究生姓名：吴凯指导教师：索掌怀教授吕宏缨教授学科门类：工学专业名称：工业催化论文提交日期：2018年6月10日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不

2、含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期:年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日

3、期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位论文摘要碳酸丙烯酯（简称PC）是一种重要的有机化学品，在化工、纺织和电池等方面得到了广泛的应用。常用作增塑剂、粘合剂、萃取剂以及二次锂电池电解液等。目前以环氧丙烷（简称PO）和CO2为原料，通过环加成反应制备碳酸丙烯酯是一种绿色、高效的方法。迄今为止，碱金属、季铵盐和季膦盐、离子交换树脂和离子液体等催化剂已经被用于合成碳酸丙烯酯。虽然已经取得了一定的效果，但还是存在催化剂价格昂贵、制备方法复杂和催化活性低等不足，寻找合适的催化剂催化合成碳酸丙烯酯成为研究的

4、关键。低共熔剂是一种新型的离子液体，不但继承了离子液体蒸汽压低、液体状态温度范围广和可设计性等优点，而且具有易于合成和成本低廉的优势，已应用于许多研究领域。本文主要以环氧丙烷和CO2为反应原料，以低共熔剂为催化剂催化环加成反应制备碳酸丙烯酯，并对其反应机理进行了研究。主要研究内容和结果如下：制备了一系列氨基酸-二元羧酸基低共熔剂催化剂用于催化合成碳酸丙烯酯。该类催化剂含有氨基和羧基，可以同时活化环氧丙烷和CO2，对环加成反应具有很高的催化活性。其中，脯氨酸-丙二酸低共熔剂催化剂在添加助剂ZnBr2的反应体系

5、中对环加成反应的催化活性最高，环氧丙烷转化率可达99.3%，碳酸丙烯酯选择性也可达到98.6%。而且该催化剂具有良好的稳定性，重复使用9次后催化活性无明显下降，对其他环氧化合物也可以高效催化生成相应碳酸酯。并且对反应机理进行了研究，提出了一条可行的反应机理，讨论了碳链长度对催化活性的影响。针对上一催化体系中必须加入有毒副作用的助剂ZnBr2的不足，设计合成了一系列氯化胆碱/聚乙二醇低共熔剂催化剂。在不添加助剂的条件下，氯化胆碱中的－Cl可以有效促进了环氧丙烷的开环过程，得到了较高的碳酸丙烯酯产率。并通过IR

6、、1HNMR和TGA等研究了氯化胆碱/聚乙二醇低共熔剂中氢键的强度。结果表明，以氯化胆碱/聚乙二醇200低共熔剂为催化剂得到了最好的催化活性，反应5h后，环氧丙烷转化率可达98.0%，碳酸丙烯酯选择性也可达到99.3%。此外，氯化胆碱-聚乙二醇200低共熔剂具有较好的稳定性，重复使用5次以后，催化活性没有I摘要明显下降，对其他环氧化合物也表现出良好的底物适应性。通过对反应机理的研究，发现氯化胆碱与聚乙二醇200之间的协同作用可能是催化活性较高的原因。在前两部分工作中，反应温度与压力都较高（反应温度150oC

7、，反应压力>0.8MPa）。针对这点不足，在第三部分工作中尝试以氯化胆碱-糖类低共熔剂催化合成碳酸丙烯酯，在更为温和的条件下进行反应，通过对该反应的进一步研究，以期获得理想的碳酸丙烯酯产率。关键词：环加成反应，碳酸丙烯酯，CO2利用，低共熔剂。II烟台大学硕士学位论文AbstractPropylenecarbonate(PC)isanimportantorganicchemicalwhichhasbeenwidelyappliedintochemical,textileandbatteryfield.For

8、example,propylenecarbonatecommonlyusedasplasticizer,adhesive,extractantandelectrolyteforsecondarylithiumbattery.Forthemoment,oneofthemostgreenandimportantmethodologiestoobtianpropylenecarbonateisthecycloaddit