Design and Synthesis of Novel Ionic Liquids with Unique Structures and Excellent Catalytic Activity

催化作用 离子液体 离子键合 化学 组合化学 化学工程 材料科学 有机化学 离子 工程类
作者
Dan Wang,Zhentao Zhao,Yuxin Wang,Zhan‐Guo Zhang,Peng Zheng,Guangwen Xu,Lei Shi
标识
DOI:10.2139/ssrn.4807446
摘要

We synthesis a series of novel ionic liquids with near-neutrality, moderate nucleophilicity, and zwitterionic structure through a one-step method. Interestingly, 1-methylimidazole can be readily activated by various esters, including carbonate esters, carboxylic acid esters, and oxalate esters. The structure and properties of the as-synthesized ionic liquids are qualitatively and quantitatively analyzed by FT-IR, 1H and 13C NMR, TG-MS, and the Hammett indicator method. The activation mechanism is proposed, and the negative charge density of these ionic liquids is calculated. Taking MI-EC as an example, the optimized synthesis conditions are at 85 °C for 18 h, and the pathway is determined through DFT calculations. MI-EC displays excellent catalytic activity in transesterification reaction. The EC conversion reaches 50.4%, the DMC yield is 30.5%, and the TOF is 127.8 h-1 with only 30 min, and the reaction kinetics are studied. The catalytic activity and the characterization results of MI-EC remain unchanged after six cycles, showing outstanding stability. Importantly, MI-EC has a wide range of substrate universality, such as carbonates, oxalates, and acetic esters. This study provides theoretical and practical support for the design and synthesis of ionic liquids and provides a new perspective for the preparation of alkaline catalysts.

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