一种聚离子液体功能化MOFs材料的制备及其在合成异胡薄荷醇中的应用
阅读说明：本技术 一种聚离子液体功能化MOFs材料的制备及其在合成异胡薄荷醇中的应用 (Preparation of polyion liquid functionalized MOFs material and application of polyion liquid functionalized MOFs material in synthesis of isopulegol ) 是由 李玲 卢佳尧 邱挺 叶长燊 陈杰 葛雪惠 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种聚离子液体功能化MOFs材料(UiO-66)的制备及其在合成异胡薄荷醇中的应用,属于复合材料技术领域。本发明利用含羧酸基团的咪唑为聚离子液体单体,采用热溶剂法将其与UiO-66结合后聚合再离子交换,成功合成了聚咪唑离子液体功能化MOFs材料(UiO-PIL)。该材料在香茅醛合成异胡薄荷醇反应中,在绿色温和的条件下,表现出优异的催化性能,与UiO-66相比催化性能大幅度提升。(The invention relates to a preparation method of polyion liquid functionalized MOFs materials (UiO-66) and application thereof in synthesis of isopulegol, belonging to the technical field of composite materials. The invention utilizes imidazole containing carboxylic acid group as polyion liquid monomer, adopts a hot solvent method to combine the imidazole with UiO-66, then polymerizes and exchanges ions, and successfully synthesizes the polyion ionic liquid functionalized MOFs material (UiO-PIL). The material shows excellent catalytic performance under green and mild conditions in the reaction of synthesizing isopulegol from citronellal, and the catalytic performance is greatly improved compared with UiO-66.)
技术领域
本发明属于复合材料合成技术领域，具体涉及一种聚离子液体功能化MOFs材料的制备方法以及在香茅醛合成异胡薄荷醇反应中的应用。
背景技术
薄荷醇是一种重要的芳香化学品，可应用于食品、医药、日用品等行业，近年来其需求量不断增加。目前市场上的薄荷醇主要来源于天然提纯分离，由于气候及地理等限制，导致天然提纯薄荷醇产量不稳定。与此相比，人工合成的薄荷醇经济性更高，稳定性更好，更能满足市场需求，具有很大的优势。而异胡薄荷醇是人工合成薄荷醇的重要中间体，因此香茅醛环化制备异胡薄荷醇是合成薄荷醇关键的一步，而催化剂的选取是影响异构化反应结果的关键因素。有报道称如硅藻土、SiO2、硫酸、乙酸酐、溴化锌、酸性氧化物、铑配合物等都可以用于香茅醛的环化催化，而这些催化剂都存在异胡薄荷醇选择性不高、催化剂用量过大、反应速率较慢、回收困难、反应条件苛刻等问题。因此需要合成一种具有高催化性能可回收的催化剂，在绿色温和的条件下合成异胡薄荷醇。
金属有机框架材料（MOFs）是一种新型的功能化晶体复合材料。其具有孔隙率高、比表面积大等优点，可以通过选择不同的金属离子和有机配体，从而调控自身的网络拓扑结构。MOFs材料的种种优势，使其在催化领域受到了越来越多的关注。
聚离子液体（PIL）是指由离子液体单体聚合生成的，在重复单元上具有阴、阳离子基团的一类离子液体聚合物，兼具离子液体和聚合物的优良性能。功能化聚离子液体是由功能化离子液体发展而来, 并且克服了离子液体的流动性。该类研究着眼于结构可控性质，设计合成具有特殊性能的、稳定的、功能化材料。近年来已经在高分子化学、电化学、材料科学及能源科学等领域得到广泛应用。
Frederik课题组合成了一系列改性UiO-66材料催化香茅醛合成异胡薄荷醇，其中未改性的UiO-66材料以甲苯为溶剂，100℃反应24h，异胡薄荷醇产率仅达到23%。经过氨基、硝基、甲基等基团修饰的UiO-66材料以甲苯为溶剂，100℃反应24h最高产率仅为81%。而本发明利用聚离子液体的可离子交换性，采用热溶剂法，先将聚离子液体单体与UiO-66中金属配位再聚合后离子交换，将合成的聚离子液体功能化MOFs材料应用关于香茅醛合成异胡薄荷醇中，乙醇为溶剂，室温下反应1~2h既可达到90%以上的产率，具有优异的催化性能。