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图1.4 物理包载离子液体催化剂的制备
该催化体系可极大地提高离子液体的催化/助催化性能,且可大幅度降低反应温度。研究发现[ ],以酯化反应为例,在85 ℃下以1-癸基-3-甲基咪唑氟硼酸盐离子液体为催化剂时，转化率不到50%；以负载型离子液体为催化剂时,转化率可提高到80%以上,且离子液体的用量大幅度降低。离子液体包裹于纳米孔中从而保持了离子液体的高浓度可能是高催化活性的原因之一。研究还发现,该技术可直接实现功能化离子液体的纳米化固载,并成功应用于肟交换反应。对于环己酮肟、对甲氧基苯甲醛肟和丁酮肟等脱肟反应, 均可获得90%以上的转化率和接近100%的选择性,羟胺基团则近乎定量地转移到溶剂中的丙酮上。以乙醛肟和苯乙酮肟等为反应原料时,转化率较低,即使延长反应时间也不能提高转化率,说明该过程存在一个平衡。
1.5 本课题研究的目的和内容
由于离子液体的特殊性质，功能性离子液体越来越受人们关注。但是传统离子液体分粘度大，散性较差,此外，对于难挥发或不挥发和极性较大的反应物及产物，将离子液体分离非常烦琐。当离子液体负载在硅胶上后, 硅胶表面的活性基团硅经基与带有偶联剂修饰的离子液体发生共价键结合, 提高了离子液体的分散性,有利于离子液体与反应物充分接触, 提高了催化效率[ ]。
本课题研究的目的是将酸性咪唑型离子液体连接硅胶表面，合成一类新型的硅胶负载型酸性离子液体催化剂，并进行结构表征。将功能化离子液体进行固载化，可以把离子液体和固相载体材料的优点结合在一起，作为催化剂或介质应用于反应时，可减少离子液体的用量，更有利于产物和原料的分离和催化剂的循环使用。我们用比较简单的有机单元反应来考察该负载催化剂的催化活性和回收性能，为离子液体实现固相多相化催化技术提供新思路。
本文研究内容：
（1）硅胶负载酸性离子液体的合成和表征；
（2）硅胶负载酸性离子液体催化剂在有机单元反应中的应用；
（3）负载离子液体的催化活性和回收性能。
2 硅胶负载型酸性离子液体的合成与表征
2.1 概述
离子液体具有可设计性和酸性可调等优异的理化特性, 是一种绿色、清洁和环境友好的催化剂,受到广泛的关注。离子液体在分离、催化以及电化学等许多领域中得到了广泛的研究，离子液体在催化中的应用则是其最重要的研究方向。迄今为止，离子液体作为一种良好的溶剂、新型催化剂或催化剂载体，已成功应用于氢化[ ]、酯化[ ] 、催化烷基化[ ]、Biginelli缩合[ ]、烯烃环化[ ]和Knoevenagel缩合[ ]等反应中。单纯使用均相催化剂，存在用量大，分离和回收困难等问题。为减少环境污染，对于酸催化反应，已开发出多种固体酸、杂多酸[ ]等催化剂，但催化剂再生性能差，成本高。毫无疑问，使用负载型离子液体催化剂不仅能够增加离子液体的催化效率以及有利于离子液体的分离回收，并且能够减少有毒物质的流失。硅胶是一种运用很广泛的化学物质，它主要用于吸附剂、干燥剂、充填机、色谱用载体等等。但是随着石油化工行业的发展，硅胶因为其特有的性质而被选用作离子液体催化剂载体，并且日益受到研究者们的重视。
将离子液体催化剂负载在硅胶上面制成硅胶负载型离子液体催化剂，这样的硅胶负载催化剂不仅具有均相催化剂的性质，也具有多相催化剂的特点，并且在参加反应时可最大程度的减少催化剂的流失，因有效接触面积的增加，也可有效的减少催化剂的使用量，提高催化剂的催化效率和重复使用性能，缩短反应时间。根据以上情况，在这里我们选择用化学键合法合成一种新型的硅胶负载型咪唑硫酸氢盐离子液体催化剂。