三甲胺类非对称双阳离子型离子液体的合成及其物理化学性质研究

研究了一类新型的非对称双阳离子型离子液体的合成及物理化学性质,为该类离子液体的工业应用奠定理论基础。以3-溴丙基三甲基溴化铵、吡啶和4-甲基吗啉为阳离子母体设计合成了一类非对称双阳离子型离子液体,产品进行了IR和H1 NMR表征。通过差示扫描量热仪(DSC)测定了离子液体1-(4-甲基吗啉鎓基)-3-(三甲胺鎓)丙烷双三氟磺酰亚胺盐([MpC3N111][NTf2]2)和1-(吡啶鎓基)-3-(三甲胺鎓)丙烷双三氟磺酰亚胺盐([PyC3N111][NTf2]2)的热力学性质,得到了其熔点、相变焓和相变熵的值。对热容数据进行多项式拟合,得到了以298.15 K为参考温度的固相区和液相区的热力学方程。利用非等温热重分析法(TG),研究了高纯氮气气氛下离子液体[MpC3N111][N(CN)2]2和[PyC3N111][N(CN)2]2的热分解动力学,通过ASTM法和Ozawa-Flynn-Wall法对不同升温速率下的热分解数据进行关联,得到了反应活化能Ea和指前因子lgA,两种方法得到的结果基本一致。

1-(1-甲基哌啶鎓基)-4-(1-甲基吡咯烷鎓)丁烷双三氟磺酰亚胺盐的合成与热分解动力学研究

合成了一种非对称双阳离子型离子液体——标题化合物,并对其进行了IR和1HNMR表征,确定了其结构。利用非等温热重分析法(TG)测定了[Pyr C4Pi][NTf2]2在不同升温速率下的非等温热重曲线,并研究其热分解动力学及机理函数,确定了动力学三因子。采用多元非线性回归法确定的热分解机理模型函数为:f(α)=(1-α)(1+3.238 1α),相应的活化能E=146.74 k J/mol,指前因子lg A=7.72。与采用等转化率法(即Friedman法和Ozawa-Flynn-Wall法)得到的活化能值及指前因子较吻合。

1-(吡啶鎓基)-5-(1-甲基哌啶鎓)戊烷双三氟磺酰亚胺盐的合成与热力学性质研究

运用分子设计理论合成了一种非对称双阳离子型离子液体1-(吡啶鎓基)-5-(1-甲基哌啶鎓)戊烷双三氟磺酰亚胺盐([PyC5Pi][NTf2]2),采用IR和1H NMR对其结构进行表征,使用非等温热重分析法、等转化率法和多元非线性回归法,研究了该离子液体的热稳定性、热分解动力学参数和热分解机理模型函数.结果表明,[PyC5Pi][NTf2]2的热稳定性较好;等转化率法得到[PyC5Pi][NTf2]2的平均活化能为160.10 kJ/mol,平均对数指前因子为9.17;多元非线性回归法得到该离子液体为n级自催化反应(CnB),n=1.592 6,Kcat=5.602 7,对应的热分解机理模型函数为f(α)=(1-α)1.592 6(1+5.602 7α),相应的活化能E=169.71 kJ·mol-1,对数指前因子lg A=9.59,与等转化率法得到的结果吻合.