[发明专利]一种磁性微球负载双酸性离子液体催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种磁性微球负载双酸性离子液体催化剂及其制备和应用，属于多相催化技术领域，该磁性微球负载双酸性离子液体催化剂，将双酸性离子液体化学键合在磁性微球上，实现了双酸性离子液体的固载化，变均相催化氧化为多相催化氧化，且通过外加磁场，能很方便地将催化剂从反应体系中分离，使得催化剂可以重复使用。

技术领域

本发明涉及多相催化技术领域，具体涉及一种磁性微球负载双酸性催化剂及其制备和应用方法，该催化剂为非均相催化剂，可应用于催化傅克酰基化反应。

背景技术

傅克酰基化反应是指芳香族化合物和酰基化试剂在芳环上发生的酰基化反应，通过傅克酰基化反应能有效构建芳香酮类化合物结构。而芳香酮类化合物是一种非常重要的精细化工产品，在医药、农药、染料、日用品、石油化工等邻域具有广泛的用途。通过傅克反应制备芳香酮类化合物具有原料易得、反应条件温和、产品收率等优点。传统的傅克酰基化反应是由Lewis酸催化，如氯化铝、氯化锌、氯化铁、四氯化锡等，也可以由强质子酸催化，如氢氟酸和硫酸等。但是，使用这些催化剂往往存在许多缺点，如催化剂用量大、难以回收利用、设备腐蚀严重、产生大量废水严重污染环境等。因此，针对傅克酰基化反应，已经设计了诸如负载型三氯化铝、沸石分子筛、金属氧化物、超强酸、三氟甲酸盐等固体催化剂，以方便催化剂的回收再用。

双酸性离子液体即有Lewis酸性，又有Bronsted酸性，具有许多独特的性能，在一些反应中表现了优异的催化活性。[HPhIm][FeCl4]及其衍生物就是一类双酸性离子液体，能有效催化傅克酰基化反应(Molecules，2020,25:352)，但其回收使用时易流失。Fe3O4磁性粒子具有稳定性好、易于合成与功能化、低毒性以及对外界磁场的快速响应等性能，已引起了人们的广泛关注。通过在Fe3O4磁性粒子表面包覆聚合物可作为进一步修饰和改性的载体，这些载体已经应用在非常多的反应中。这类载体可以在表面固载具有催化活性的有机小分子，待催化反应结束后，固载催化剂可以通过外加磁场非常方便地进行回收。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于：

(1)提供一种磁性微球固载双酸性离子液体非均相催化剂；

(2)提供一种该非均相催化剂的制备方法；

(3)提供一种将上述方法制备的非均相催化剂用于催化傅克酰基化的方法。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的第一目的在于提供磁性微球负载双酸性离子液体催化剂，其结构如式(I)所示：

本发明的第二目的在于提供上述的磁性微球负载双酸性离子液体催化剂的制备方法，主要是按照如下方法制备：包括以下步骤：

第一步，以结构如式(II)所示的磁性微球(II)和结构如式(III)所示的4-(1H-咪唑-1-基)苯酚为原料，碱性环境下，例如以氢化钠为碱，在相转移催化剂存在下，氮气保护，在四氢呋喃中回流进行醚化反应，过滤，用四氢呋喃洗涤得到的结构如式(IV)的改性磁性微球(IV)；

第二步，在乙醇溶液中，第一步获得的改性磁性微球(IV)和浓盐酸反应，过滤，用乙醇洗涤得到的结构如式(V)的改性磁性微球(V)；

第三步，在乙醇溶液中，第二步获得的改性磁性微球(V)与六水合三氯化铁室温反应，过滤，用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，即得磁性微球负载双酸性离子液体催化剂(I)。

优选的，磁性微球负载双酸性离子液体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步，以结构如式(II)所示的磁性微球(II)和结构如式(III)所示的4-(1H-咪唑-1-基)苯酚为原料，以氢化钠为碱，在相转移催化剂存在下，氮气保护，在四氢呋喃中回流进行醚化反应16～32h，过滤，用四氢呋喃洗涤得到的结构如式(IV)的改性磁性微球(IV)；