酸性离子液体作为一类新型的催化材料来替代氢氟酸和浓硫酸等传统工业催化剂,用于催化C4烃烷基化反应获得了较好的效果。中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室开发的复合离子液体对于催化异丁烷与丁烯烷基化反应具有良好的催化活性和选择性。然而,现有对于复合离子液体催化烷基化反应机理的认识尚不能说明实验研究中的一些现象,离子液体分子结构特征与催化性能的关系迄今未有明确的解释。因此,本论文旨在实验研究的基础上,采用以量子化学计算手段为主的研究方法,试图从分子水平和电子结构上解释复合离子液体催化C4烷基化反应机理及催化性能的内在规律。　　本论文利用Gaussian03计算软件包,在密度泛函(DFT)的水平上研究了复合离子液体体系中涉及分子或离子的几何结构、电荷分布,猜测了烷基化反应的中间产物并予以检验和确认,通过对烷基化反应中涉及离子或分子的性质和反应活化能等量子化学参数的计算,与催化性能进行了关联,并结合复合离子液体催化C4烃烷基化实验分析了烷基化反应机理。　　采用Materials Studio中的DMol3模块确立了反应的可能过渡态,研究了基础离子液体和复合离子液体对C4烃烷基化的催化过程。计算结果表明:在生成理想目的产物2,2,4-TMP上,复合离子液体的催化选择性要优于基础离子液体;在生成非理想目的产物2,4-DMH时,基础离子液体要比复合离子液体更能促进反应的发生;在生成多聚体C12烃时,与复合离子液体相比,基础离子液体可使反应更容易发生。这表明与基础离子液体相比,复合离子液体在催化烷基化反应过程中能阻止C12+及DMH的生成。究其原因在于:复合离子液体的配位阴离子,对丁烯、叔丁基正碳离子进行了选择性络合,从而使丁烯/异丁烷的一次烷基化、C8+向C8烷烃的转化在烷基化的各竞争反应中占有绝对优势。　　同时,还模拟计算不同配合物的27AI核磁(NMR)化学位移,计算结果与文献测定的数据基本一致。为复合离子液体催化异丁烷与丁烯烷基化反应的工业放大实验提供了更多的表征方法及尽可能多的理论依据。而这些都具有十分重要的研究价值并对进一步的实验研究具有指导意义。　　总之,本论文在DFT水平上对基础离子液体和复合离子液体催化C4烃烷基化反应体系,从几何结构、电子结构、反应机理等多方面进行深入研究,得到与实验结果相符的计算结果,解释了基础离子液体和复合离子液体对催化性能和选择性所起的不同作用。