室温离子液体的合成及其在有机电化学中的应用

摘要

离子液体作为绿色替代溶剂，在电化学中的应用涉及电镀、电池、有机电合成、电催化和电容技术等。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有熔点低、液态温度范围宽、具有可忽略的蒸汽压、高的热稳定性、较好的化学稳定性、宽的电化学窗口等。由于离子液体自身较高的电导而避免了加入电解质对电化学反应的干扰，适合于在有机电化学研究中的应用。离子液体作为电化学过程中的替代溶剂，成为发展清洁合成的重要途径。电化学反应通常在常温常压下进行，毒性和危害性都比传统有机合成要小，电化学过程也是清洁技术的重要组成部分。因此，在全球环境问题日益严峻的今天，电化学及其技术将显示其重要作用。本文希望在自行合成离子液体的基础上，利用离子液体取代有机溶剂和支持电解质，探索在有机氧化还原反应中的应用。
　　 本工作结合本实验室的研究兴趣，分别研究了不同离子液体中硝基苯的电化学行为，以及溴代苯酚在不同离子液体中的电化学还原过程，得到了一些初步的结果：
　　 1)合成了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体、N-甲基咪唑对甲苯磺酸([Hmim]TsO)离子液体和硫酸乙酯1-乙基-3-甲基咪唑(EMISE)离子液体，并通过核磁氢谱、红外光谱、拉曼光谱等对其进行了表征。
　　 2)研究了[Hmim]TsO和[Bmim]PF6中硝基苯的电化学行为。循环伏安测量结果显示，在[Hmim]TsO离子液体中是不可逆的电极过程；扫描速率、温度、浓度对其电化学行为的影响的考察表明，硝基苯在[Hmim]TsO离子液体中其传递系数(α)是0.40，计时电量法求得其扩散系数(D)是3.379×10-6cm2/s。依据实验结果讨论了离子液体的酸碱性对硝基苯电化学还原行为的影响，即离子液体的酸碱性不同导致硝基苯的还原产物不同。
　　 3)研究了2,4,6-三溴苯酚在[Bmim]PF6和EMISE离子液体中的电化学还原脱卤行为。循环伏安和脉冲伏安法测量显示，有机卤化物在银电极上还原脱卤的电位比玻碳电极上的更正，而且在同样的实验条件下，可以脱去更多的卤素原子，表明银电极对芳香族卤化物具有电催化能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章离子液体综述及立题背景

1.1离子液体简介

1.2离子液体的特点

1.3离子液体的合成

1.3.1直接合成法

1.3.2两步合成法

1.3.3新型的合成方法

1.4离子液体在电化学有机合成方面的应用

1.4.1电聚合反应方面的应用

1.4.2有机氧化还原反应方面的应用

1.4.3电解氟化反应方面的应用

1.4.4电化学催化环合反应方面的应用

1.4.5有机硅氧烷的电化学合成

1.5本论文的研究意义和主要工作

第二章室温离子液体的合成及表征

2.1引言

2.2 实验部分

2.2.1实验试剂和仪器

2.3结果与讨论

2.3.1 1-丁基3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体的合成及表征

2.3.2 N-甲基咪唑对甲苯磺酸离子液体的合成及表征

2.3.3硫酸乙酯1-乙基-3-甲基咪唑(EMISE)离子液体的合成及表征

2.4小结

第三章不同离子液体中硝基苯的电化学还原

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂和仪器

3.2.2实验步骤

3.3结果与讨论

3.3.1硝基苯在[Hmim]TsO离子液体中的电化学行为

3.3.2不同扫速对离子液体中硝基苯电化学行为的影响

3.3.3离子液体中不同浓度硝基苯的电化学行为

3.3.4不同温度对离子液体中硝基苯电化学行为的影响

3.3.5传递系数

3.3.6扩散系数

3.3.7硝基苯在[Bmim]PF6离子液体中的电化学行为

3.4小结

第四章不同室温离子液体中2,4,6-三溴苯酚的电化学还原脱卤

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验试剂和仪器

4.2.2实验步骤

4.3结果与讨论

4.3.1[Bmim]PF6离子液体中2,4,6--三溴苯酚在玻碳电极上的电化学还原

4.3.2[Bmim]PF6离子液体中2,4,6-三溴苯酚在银电极上的电化学行为

4.3.3不同扫速对[Bmim]PF6离子液体中2,4,6-三溴苯酚电化学行为的影响

4.3.4[Bmim]PF6离子液体中不同溴代苯酚在银电极上的电化学行为

4.3.5玻碳电极上(EMISE)离子液体中2,4,6-三溴苯酚电化学行为

4.3.6银电极上EMISE)离子液体中2,4,6-三溴苯酚电化学行为

4.4小结

参考文献

附录 攻读硕士期间发表和正在发表的论文

致谢