离子液体是一种完全由阴阳离子对组成的有机盐,在临界温度(通常小于100℃)以下通常以液体形式存在,具有低蒸汽压、不易燃、毒性小、热稳定性好等特点。由于离子液体的这些特点,离子液体称为一种环境友好绿色介质,可以替代传统有机合成中的高毒性溶剂和催化剂。还由于离子液体的强极性,离子液体与常见的有机溶剂环己烷、乙醚等互溶性差,使得反应后处理过程操作简便,广泛应用在多种有机反应中。吡唑类离子液体除了常见离子液体特点以外,还有优异的电化学性质,在太阳能电池、新型高性能电池以及电容器等方面应用广泛,而吡唑离子液体在有机反应中的应用几乎没有报道。本论文为了拓展吡唑离子液体在有机反应中的作用,通过1,3,5-三甲基-1-H-吡唑与卤代烃的亲核取代反应,获得吡唑2-位氮上不同取代基团阳离子,通过阴离子交换,设计合成不同阴离子的离子液体,对所得离子液体进一步筛选,将其应用到Aza-Michael加成反应和Knoevenagel缩合反应中,考察吡唑离子液体对反应的催化性能。1.由1,3,5-三甲基-1-H-吡唑分别与氯化苄和溴代正丁烷制得1,3,5-三甲基-2-苄基-1-H-吡唑氯盐[BnTMPz][Cl]和1,3,5-三甲基-2-正丁基-1-H-吡唑溴盐[Bu TMPz][Br]两种离子液体,通过对不同有机反应的筛选,发现[Bu TMPz][Br]和[BnTMPz][Cl]对Aza-Michael加成具有较好的催化性能。我们研究了[BnTMPz][Cl]和[Bu TMPz][Br]两种离子液体中的Aza-Michael加成反应,通过实验条件的优化和筛选,发现[BnTMPz][Cl]的催化活性要好于[Bu TMPz][Br]。为了验证催化性能差异源于阳离子中2-位氮上的结构变化还是阴离子中卤素离子的变化,我们制备1,3,5-三甲基-2-苄基-1-H-吡唑溴盐[BnTMPz][Br]离子液体,并研究其在Aza-Michael加成反应中的作用,结果表明阴离子由Cl负离子转变成Br负离子,催化性能没有改变。所以,[BnTMPz][Cl]的催化活性要好于[Bu TMPz][Br]的主要因素是2-位氮原子上正丁基转变为苄基。这些离子液体具有良好的催化效果和普适性,循环利用率高。2.前期筛选结果表明,[BnTMPz][Cl]除了对Aza-Michael加成反应有催化作用,还对Knoevenagel缩合反应具有催化作用,我们首先筛选[Bu TMPz][Br]、[BnTMPz][Cl]和[BnTMPz][Br]这三种离子液体对Knoevenagel缩合反应的催化作用,发现[BnTMPz][Cl]和[BnTMPz][Br]具有较好的催化性能。由于Knoevenagel缩合反应中亲核试剂的亲核性是影响反应的关键因素,增强离子液体碱性,有利于增强亲核试剂的亲核性,从而促进反应的进行。实验中,我们把卤素离子替换成稳定性好、碱性强的Ac O~-离子,把[BnTMPz][Cl]通过阴离子交换,生成[BnTMPz][Ac O]并应用在Knoevenagel缩合反应中,研究结果表明,碱性更强的[BnTMPz][Ac O]离子液体催化活性最强,在室温条件下、反应时间仅需要2分钟,产率高,操作简便,并且我们通过核磁共振对[BnTMPz][Br]和[BnTMPz][Ac O]离子液体对Knoevenagel缩合反应的催化机理进行了研究。2-位氮原子上为苄基的吡唑类离子液体对Aza-Michael加成反应和Knoevenagel缩合反应表现出很好的催化活性,是Aza-Michael加成反应和Knoevenagel缩合反应的良好的绿色催化剂,拓展了有机反应中离子液体的种类,为吡唑类离子液体在有机反应中的进一步应用奠定了基础。