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离子液体是一种新型的催化材料,本论文试图用离子液体代替固体AlCl3催化苯和C9芳烃烷基转移反应。
本论文合成了具有不同阴离子、摩尔比和阳离子的酸性离子液体,并测定了它们对C9芳烃和苯的溶解度。结果表明:芳烃在酸性离子液体中的溶解度较大,原因在于π电子与阴离子之间的静电吸引力,阴离子酸性越强、数量越多,溶解度越大。
考察不同阴阳离子对选择性影响,得出2AlCl3/Et3NHCl具有较高的烷基转移催化活性。并以此为催化剂,考察工艺条件对反应的影响,寻求最优操作条件。较优的操作条件是:反应温度为78℃,剂油比(IL/C9(v/v))=0.42,苯/C9(v/v)=0.99,反应时间为3h。在此条件下,甲乙苯总转化率为29.4%,均三甲苯转化率为-7.2%。
为提高离子液体催化活性,向其中引入过渡金属离子,尤其是引入Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ),离子液体的催化性能得到提高,甲乙苯总转化率分别比常规离子液体提高了4%和13%;向离子液体中引入少量的水对烷基转移反应起促进作用;甲苯代替苯作原料与C9芳烃反应,将目的产物均三甲苯大部分转化掉,故不能用甲苯代替苯与C9芳烃反应。
通过比较离子液体与AlCl3的催化结果,简单的探讨烷基转移过程中的正碳离子的形成问题。结果表明:与AlCl3一样,离子液体改性前后,需强酸性活性中心、HCl以及芳烃共同作用形成卤代烃络合物AlCl4C9H13,AlCl4C9H13发生离解形成正碳离子。Cu改性离子液体中形成了AlCl4CuClx-(x=1或2)结构,与正碳离子形成络合物,降低反应活化能,改善了催化结果。