离子液体-钛配合物协同催化烯烃三聚反应新过程

Olefin oligomerication，especially olefin trimerization currently used industrially for the production of synthetic lubricants is an important direction in the technological development. The disadvantages of current catalysts such as high cost, low activity and short life, lead to develop new kinds of catalytic system. Based on the use in the catalysis field, and the unique physical and chemical properties of ionic liquids, such as structure controllable, acid/base adjustable and component compatible, the investigation on the olefin trimerization catalyzed by ionic liquid - titanium complex coordinated catalytic system, the reaction and control mechanism are carried out. First, synthesizing 2-3 kinds of ionic liquids, and constituting the homogeneous ionic liquid - titanium complex coordinated catalytic system and the corresponding supported ionic liquid - titanium complex coordinated catalytic system. Secondly, breaking through the traditional research methods of catalyst and mechanism, we are going to use in-situ technologies, the quantum chemical calculation and molecular dynamics simulation, to obtain the effect laws of spatial structure of the cation and anion, substituent electronic effects, hydrogen bond network structure on the activity and the product selectivity. Finally, based on the data of reaction dynamics and thermodynamics, and by means of ESI, NMR, in situ FT-IR and computer simulation to develop the high active supported ionic liquid - titanium complex，obtain a new method on tailoring the structure of product, and reveal the catalytic mechanism. The above research aims to provide the scientific basis for the technology development of ionic liquid-titanium complex catalytic olefin trimerization to synthetic lubricants.

烯烃的低聚反应，尤其是三聚反应生产合成润滑油基础油是目前合成油技术发展的重要方向。针对现有催化体系成本高、活性低、寿命短等问题，结合目前离子液体在催化领域的广泛应用，以及离子液体结构可控、酸碱可调及多位点活化等独特性质，本课题拟开展离子液体-钛配合物协同催化体系，三聚反应机理以及过程调控机制研究：设计合成2-3种氯铝酸盐类离子液体，与钛配合物组成均相协同催化反应体系以及相应的双负载协同催化体系；同时突破传统催化剂及反应机理研究方法，利用现代原位分析技术及量化计算等手段，进行离子液体阴阳离子空间结构、配位离去能力、取代基、氢键结构及路易斯酸碱性等对催化剂活性及产物选择性的影响规律研究；基于反应动力学、热力学数据，获得高活性双负载离子液体-钛配合物协同催化新体系，以及产物结构调控新方法，揭示离子液体协同催化机理，为离子液体-钛配合物协同催化三聚反应合成润滑油基础油的工艺技术发展提供科学基础。

烯烃的低聚反应是生产高碳燃油、润滑油以及相应高端材料的重要反应。针对现有催化体系成本高、活性低、寿命短等问题，结合目前离子液体在催化领域的广泛应用，以及离子液体结构可控、酸碱可调及多位点活化等独特性质，本项目主要进行钛配合物催化剂以及离子液体催化剂开发以及相应的反应机理探讨，主要工作成果如下：1）合成及制备了负载型Ti配合物催化剂，提高了催化剂的活性，Ti配合物催化1-己烯的三聚反应的TON可达17000以上；并通过反应动力学数据研究发现催化过程包含三个过程，催化剂活化、三聚反应及催化剂分解失活，并得出活化常数，反应常数以及失活常数，并进一步获得烯烃三聚反应机理。2）合成了一系列不同结构的离子液体，并将其应用于1-己烯的低聚反应，氯铝酸根离子液体具有较好的活性；负载型铝酸根离子液体具有较高的催化活性，催化剂的反应活性远大于Ti配合物催化剂。3）首次拓展性的将室温离子液体应用于含氟烯烃的低聚反应，发现含有硫氰酸负离子的离子液体具有较高的反应活性和选择性；并将设计合成的新型含氟负离子离子液体应用于含氟烯烃低聚反应，反应速度远高于普通金属盐催化剂，并初步将此反应进行公斤级放大，取得较好的成果，为工业化应用奠定了基础。