CN101003510B - 一种离子液体的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子液体的提纯方法，该方法用分子蒸馏的技术提纯离子液体，从离子液体中去除挥发性有机杂质；该方法是先将粗离子液体预热，然后加入到分子蒸馏装置中，调整适当的压力，在适当的温度下进行分子蒸馏，收集重组分即为提纯后的离子液体；本发明所述的分子蒸馏可以高效地脱除残留挥发性有机反应物，使得到的离子液体纯度在99％以上，由于轻组分可以回收，且可以重复利用，使生成离子液体的反应得以实现绿色化学的环境友好特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备高纯度离子液体的方法，特别是涉及一种离子液体的提纯方法。
背景技术
离子液体是指在室温或室温附近呈液态的，由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的物质。由于离子液体具有低温融熔性、热稳定性、不挥发性、较宽的电化学窗口等优良性质，近年来受到了极大的关注，合成出来的离子液体品种也以极快的速度发展，并且，在有机合成、催化、聚合等过程中应用的研究进展极快。
离子液体在使用过程中常常受到其纯度的制约，由于离子液体几乎没有蒸汽压，合成离子液体的原料又种类繁多，尚未有一种高效的提纯离子液体的方法。
分子蒸馏是在真空条件下，液体分子受热从液面逸出，利用不同分子平均自由程差异导致其表面蒸发速率不同而达到分离的方法。由于分子蒸馏是在高真空远低于沸点的温度下进行的，蒸馏时间短，所以该过程已成为分离目的产物最温和的蒸馏方法，特别适合于分离低挥发度、高分子量、高沸点、高粘度、热敏性和具有生物活性的物质。已在石油化工、食品、塑料、医药等行业获得成功应用。
在离子液体合成中，特别是在卤化取代咪唑盐等的合成中，所使用的两种原料都是可以挥发的有机物，使用一般蒸馏方法，通常有2％残留反应物不能脱除。由于离子液体几乎没有蒸汽压，分子量也比如何一个反应物都大，而残留反应物则可以挥发。分子蒸馏特别适合于这种体系，可以高效地脱除残留反应物，使得到的离子液体纯度在99％以上。
发明内容
本发明的目的是提供一种离子液体的提纯方法，以克服现有制备过程中离子液体纯度不高的缺点，从而提供一种高效、环境友好的离子液体提纯方法。
本发明的技术方案如下：
本方法是一种使用分子蒸馏提纯离子液体的方法，是一种去除离子液体中有机物残留的方法，特别适合于使用有机物为合成原料时的离子液体的提纯方法。经分子蒸馏后，得到高纯度离子液体。该方法是先将粗离子液体预热，然后加入到分子蒸馏装置中，调整适当的压力，在适当的温度下进行分子蒸馏，收集重组分即为提纯后的离子液体。
将粗离子液体预热到25～50℃，通过进料器加入到分子蒸馏装置中，操作压力为1Pa～100Pa，蒸发表面温度为50～150℃，具体操作条件由所处理的离子液体中残留组分种类决定。经一级分子蒸馏后，离子液体的NMR纯度可达到99％。对于要求得到更高纯度的离子液体，可以经多级分子蒸馏得到。
所处理的离子液体包括所有含挥发性有机杂质的离子液体，其典型的挥发性有机杂质是咪唑、取代咪唑和卤代烃，特别是由甲基取代咪唑与卤代烃合成的离子液体。上述取代咪唑的取代基是单取代或二取代。上述取代基在咪唑的1位和2位；如下通式：
离子液体具有下列通式：A#+[+]B#+[-]，其中，A#+[+]具有如下结构通式：
式中：R1、R2可以是甲基、乙基、丙基和丁基，R3可以是两个以上碳的烃基，包括乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基和十二烷基，B#+[-]选自以下阴离子：氯、溴和碘。
由烃基取代咪唑与卤代烃合成的离子液体，不需经过其他处理，直接进行分子蒸馏，经一级分子蒸馏后，其NMR纯度可达到99％。
本发明的有益效果是：
1.分子蒸馏可以高效地脱除残留挥发性有机反应物，使得到的离子液体纯度在99％以上。
2.由于轻组分可以回收，且可以重复利用，使生成离子液体的反应得以实现绿色化学的环境友好特点。
具体实施方式
实施例1
1-甲基咪唑和1-溴乙烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到30Pa，原料离子液体预热到35℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.44g/min，在120℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的85.77％，经NMR分析，纯度为99.0％。轻组分占总质量的14.23％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为87.92％，甲基咪唑含量为11.27％
实施例2
1，2-二甲基咪唑和1-溴丙烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到12Pa，原料离子液体预热到30℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.32g/min，在100℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的86.01％，经NMR分析，纯度为99.1％。轻组分占总质量的13.99％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为84.72％，甲基咪唑含量为15.20％
实施例3
1-甲基咪唑和1-溴异丙烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到1Pa，原料离子液体预热到30℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.44g/min，在100℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的85.49％，经NMR分析，纯度为99.3％。轻组分占总质量的14.51％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为89.23％，甲基咪唑含量为10.16％
实施例4
1-甲基咪唑和1-溴丁烷以1∶1.1(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到25Pa，原料离子液体预热到25℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.10g/min，在80℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的85.32％，经NMR分析，纯度为99.1％。轻组分占总质量的14.68％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为77.75％，甲基咪唑含量为22.44％
实施例5
1-甲基咪唑和1-溴戊烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到50Pa，原料离子液体预热到40℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.65g/min，在135℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的84.36％，经NMR分析，纯度为99.1％。轻组分占总质量的13.99％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为90.83％，甲基咪唑含量为9.36％
实施例6
1-甲基咪唑和1-溴十二烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到100Pa，原料离子液体预热到45℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.57g/min，在150℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的82.87％，经NMR分析，纯度为99.2％。轻组分占总质量的13.87％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为94.27％，甲基咪唑含量为5.12％
实施例7
1-甲基咪唑和1-溴庚烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到75Pa，原料离子液体预热到50℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.81g/min，在110℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的83.12％，经NMR分析，纯度为92.4％。轻组分占总质量的14.22％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为91.67％，甲基咪唑含量为8.52％
实施例8
1-甲基咪唑和1-溴己烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到65Pa，原料离子液体预热到45℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.61g/min，在120℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的86.17％，经NMR分析，纯度为96.0％。轻组分占总质量的13.83％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为95.21％，甲基咪唑含量为4.98％
实施例9
1-甲基咪唑和1-溴辛烷以1∶1.2(mol/mol)的比例加入到反应器中，在N2气氛，65℃下反应24小时，得到的产品，加入到分子蒸馏装置的进料器中，开启真空泵，使压力达到25Pa，原料离子液体预热到50℃，启动刮膜器，打开进样阀，进料速度控制在1.75g/min，在150℃下进行分子蒸馏。收集重组分即为提纯后的离子液体，其质量占总质量的83.66％，经NMR分析，纯度为98.4％。轻组分占总质量的13.67％，经气相色谱分析，1-溴丁烷含量为93.17％，甲基咪唑含量为6.62％
Claims (9)
1.一种离子液体的提纯方法，其特征在于：用分子蒸馏的技术提纯离子液体，从离子液体中去除挥发性有机杂质；该方法是先将粗离子液体预热到25～50℃，然后加入到分子蒸馏装置中，调整压力在1Pa～100Pa，在50～150℃的温度下进行分子蒸馏，收集重组分即为提纯后的离子液体。
2.如权利要求1所述的离子液体的提纯方法，其特征在于：上述挥发性有机杂质是咪唑、取代咪唑和卤代烃。
3.如权利要求2所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述取代咪唑的取代基是单取代或二取代。
4.如权利要求3所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述取代基是甲基、乙基、丙基和丁基。
5.如权利要求3所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述取代基在咪唑的1位和2位；如下通式：
6.如权利要求2所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述卤代烃的烃基是乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基和十二烷基。
7.如权利要求2所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述卤代烃的卤素是氯、溴和碘。
8.如权利要求1所述离子液体的提纯方法，其特征在于：由烃基取代咪唑与卤代烃合成的离子液体，不需经过其他处理，直接进行分子蒸馏，就可以进行离子液体的纯化。
9.如权利要求1所述离子液体的提纯方法，其特征在于：上述方法经一级分子蒸馏后，经多级分子蒸馏可得到更高纯度的离子液体。
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