1. 研究目的与意义
酸碱协同作用普遍存在于酶和抗体的催化过程中。酸-碱双功能催化剂通常比单纯酸或碱催化剂具有更高的活性与选择性，离子液体（Ionic Liquid, IL）是指由有机阳离子和无机阴离子组合而成的，离子液体的独特之处在于它具有可设计性，即通过调变阴阳离子的结构和组合，可以控制和改善离子液体的物理化学性质。将酸官能团和碱官能团同时引入离子液体阳离子后，有望合成一类新颖的含有酸-碱活性位的双功能催化剂。本课题拟选择精细化学品反应中典型的检验酸、碱、或酸-碱双功能催化重要的模型反应-Knoevenagel缩合反应，评价所得催化剂的催化性能。
2. 课题关键问题和重难点
杂多酸(盐)具有组成简单、组分易调变和酸性强且兼有假液相性等特点而受到关注，但存在着活性组分易流失及溶脱等问题，催化剂的重复使用不甚理想。
离子液体催化剂层出不穷，且能达到非常好的催化效果，但是很多反应都是均相反应，催化剂回收困难，且在使用一次后流失非常严重，难于用于后续的反应。
虽然可以将均相催化剂改成固定相，但具体该如何操作。
3. 国内外研究现状（文献综述）
简单地说,[1]离子液体就是完全由阴阳离子构成的室温下呈液态的盐，所以也称为室温熔融盐。离子液体与常见无机盐不同的是，它一般由体积较大且对称性差（阳离子大，阴离子小）的阴阳离子构成。这样的结构会导致阴阳离子无法有效地相互吸引,彼此之间的静电势降低,使其熔点也降低。但是，在整体上离子液体的静电场仍然占优势，不同的阴阳离子之间仍然存在比较强的相互作用，所以,离子液体不像有机溶剂那样容易挥发。这一无挥发性的特点从环境角度考虑是非常有利的，它很好地解决溶剂挥发对环境所造成的污染问题。由它来替换传统的溶剂符合可持续发展的要求，是大势所趋。离子液体和传统的溶剂相比，具有如下的优点：①液态范围宽，蒸汽压几乎为零；②有较强的溶解能力，可以溶解有机物、无机物、金属有机化合物及聚合物；③极性可调性较大，可以与其他溶剂形成两相或多相体系，适合作反应溶剂、分离溶剂或构成反应/分离耦合新体系；④阴、阳离子灵活可调，可以根据反应需要调节其溶解性能、酸碱性、催化性能等；清洁环保，毒性较低。阴阳离子中引入一个或多个官能团或阴阳离子本身具有特定的结构而具有某种特殊功能，或在反应中作为溶剂或催化剂，即被称为功能化离子液体。功能化离子可用Beckman反应来制备，其离子具有普通离子的通性。
侯海亮[2]等人认为功能化离子液体不但具有催化效率高，选择性好，清洁环保、重复使用性好等众多优点，还具备均相催化和非均相催化的双重功能。因此，功能化离子液体广泛引用于Knoevenagel反应中。他们从离子液体阳离子电荷中心所在位置的不同出发,分别介绍了近年来非环类、环类及负载型功能化离子液体在Knoevenagel缩合反应中的应用进展,并对功能化离子液体的结构特点、催化活性及某些催化剂可能的催化机理等方面展开了论述。
Knoevenagel缩合是醛羰基、酮羰基与活性亚甲基化合物之间进行的缩合反应,它是有机合成反应中形成碳碳双键的重要方法。离子液体可用来制备酸性离子液体催化剂，碱性离子液体催化剂，酸碱双功能离子催化剂等。酸性离子液体主要包括Lewis酸性离子液体和Bronsted酸性离子液体。Lewis酸性离子液体还被应用于催化Diels-Alder反应、羰基化反应等。Bronsted酸性离子液体多指在离子液体中含有质子的离子液体，被广泛应用于催化反应过程，例如吡啶类质子离子液体[2-MPyH]OTf可以成功地催化苯酚烷基化反应、胺基质子离子液体[Et3NH][HSO4]在Knoevenagel缩合反应中取得了良好的催化效果。碱性离子液体现已被应用于羟醛缩合反应、Knoevenagel反应、烯醇式互变异构反应等。
4. 研究方案
本论文开展以下两方面的工作：
(1)通过离子液体双功能化的方法以及与杂多阴离子相结合的方法，合成了一类新颖的酸-碱双功能离子固体催化剂，并通过多种表征手段确定其组成和结构；
(2)将该类酸-碱双功能离子固体催化剂用于Knoevenagel缩合反应，揭示催化剂功能基团上的酸碱协同催化机理。
5. 工作计划
1.第一学期第18-21周：查找Knoevenagel缩合反应的相关的文献及书籍，了解离子液体和杂多酸盐的概念、离子液体作为溶剂的优点和特点、功能化的离子液体的制备、一些最新用于Knoevenagel缩合反应的催化剂的研究情况。
2.第二学期第1-4周：设计合成酸碱双功能离子固体催化剂。
3.第4-5周：催化剂结构表征：紫外，红外，热重，熔点。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
