中文摘要：

本项目围绕离子液体结构与性能关联的前沿科学问题，以开发绿色高效酸催化剂为导向，开展氨基酸离子液体酸性性质的基础研究。通过设计调变氨基酸离子液体的结构，重点发展低熔点强酸性的氨基酸离子液体体系。采用紫外-可见光谱法和红外光谱法，系统研究氨基酸离子液体的酸强度，积累对氨基酸离子液体酸性性质变化的认识。同时利用实验表征与理论计算相结合，揭示影响氨基酸离子液体酸性性质的内在规律。通过分析氨基酸离子液体的酸性对酸催化反应中转化率、选择性等反应指标的影响规律，利用其酸性可调变的特性，寻找具有应用前景的可作为绿色高效酸催化剂的氨基酸离子液体，为推动氨基酸离子液体体系研究不断深入发展直至走向产业化奠定坚实基础。

结论摘要：

本项目进行了阳离子型氨基酸离子液体酸性性质相关的基础研究。先后制备了100余种基于20种天然氨基酸结构的不同类型的具有Br？nsted或/和Lewis酸性的氨基酸离子液体。完成了其各种结构表征，并获得了多种氨基酸离子液体的晶体结构。利用实验方法测得氨基酸离子液体的等容燃烧焓，通过Hess热化学循环获得实验标准生成焓，证明了这些离子液体普遍具有比较稳定的热力学结构。采用密度泛函理论，在多种基组水平上对阴阳离子的气态优化结构、电荷分布等进行分析，并采用等键反应原理和Born-Haber 热化学循环理论，计算了氨基酸离子液体的标准生成焓，筛选出较准确的计算方法。将实验与理论计算相结合，实现了对100余种不同结构的氨基酸离子液体热性质的系统理论预测，揭示了氨基酸离子液体的结构与生成焓的内在关联。采用Hammett方法利用紫外/可见光谱研究了氨基酸离子液体的Br？nsted酸性，比较了相同骨架结构不同官能团之间的酸强度的差异。采用密度泛函理论，计算了氨基酸离子液体的质子解离能以及pKa，分析了这些数据与实验测定酸强度之间的规律。对氨基酸离子液体酸性的构效关系进行了系统分析和比较，得到了质子氢数、阴阳离子配伍、骨架结构、功能基团等结构对氨基酸离子液体酸性的影响规律。使用氨基酸离子液体作为催化剂，重点研究了其在酸催化酸醇酯化反应中的催化性能，研究了氨基酸离子液体作为绿色高效酸催化剂的可行性。筛选出几种具有较强Br？nsted酸性的氨基酸离子液体，作为催化剂用于第二代生物燃料戊酸乙酯的制备，优化了反应的温度、时间、催化剂用量、反应物投料比等实验条件，使得戊酸的转化率和戊酸乙酯的选择性达到100%，催化剂经过五次循环后仍保持高催化活性。结合酸性测定结果，分析了反应的转化率和选择性受酸强度影响的规律。与传统工业酸催化剂相比，该催化体系可以随反应进行产物不断地从离子液体体系中自动分离出来，省去了常用的脱水、吸附等过程；催化剂易于分离循环使用；该催化过程获得的不经任何处理的产物具有较高的纯度和热值，可以直接作为燃料添加剂使用，具有较高应用价值。本项目工作按照计划书的内容执行，已在多种国内外重要学术期刊上发表论文14篇，其中SCI论文10篇。申请专利4项。培养博士生1人（已获学位）、硕士生5人（3人已获学位），预期研究目标均已顺利完成。经费使用按预算执行，使用经费未超出预算。