CN102276439A - 一种脂肪酸根类离子液体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于离子液体合成领域，特别涉及一种脂肪酸根类离子液体的制备方法。先用碳酸氢盐的水溶液处理氯型阴离子交换树脂至树脂中的Cl-完全被交换出来，之后用离子液体卤化盐流经处理后的阴离子交换树脂获得碳酸氢根离子液体，碳酸氢根离子液体再与脂肪酸中和并除去溶剂后即得所述的脂肪酸根类离子液体。本发明相对于现有技术，有以下优点：过程简单、生产成本低、通用性强。

Description

一种脂肪酸根类离子液体的制备方法
技术领域
本发明属于离子液体合成领域，特别涉及一种脂肪酸根类离子液体的制备方法。
背景技术
离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成，是近十多年来在绿色化学的框架下发展起来的一类新的介质和功能材料。由于其具有几乎可以忽略的蒸汽压、很高的热稳定性、不燃烧、易回收、结构和性质可调变等优良性能，离子液体已被成功地应用于有机合成、催化化学、电化学以及材料科学等领域。脂肪酸根类离子液体是被研究较多的一类离子液体，特别是其中的1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐等可溶解纤维素，对于木质素纤维原料的利用具有重要意义。
目前脂肪酸根类离子液体的合成主要有以下几种方法：1）离子液体氯化盐与乙酸钾在乙醇溶剂中反应，所得产物冷却除去不溶的固体氯化钾，然后减压在50℃下蒸发除去溶剂得到离子液体乙酸盐；2）将离子液体溴化盐水溶液与乙酸银等摩尔混合，反应后过滤除去溴化银沉淀，将得到的产品在60℃真空干燥后除去水后得到离子液体乙酸盐；3）将离子液体卤化盐水溶液以适当的流速，从上到下流经装有IRA 400-OH型强碱阴离子交换树脂的层析柱，得到氢氧根型离子液体水溶液。然后再将其与等摩尔的脂肪酸进行中和反应，于70℃旋蒸后，得到脂肪酸根离子液体。这三种方法中，第三种方法比前两种通用性强、过程简单，所得产品杂质少。但市面上出售的强碱型阴离子交换树脂通常为氯型，氢氧根型不稳定且价格昂贵。此外，树脂上的氢氧根被Cl-、Br-等交换过再生困难，不能重复利用，间接增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脂肪酸根类离子液体的制备方法，以克服目前制备方法或通用性差或成本高的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
一种脂肪酸根类离子液体的制备方法，先用碳酸氢盐的水溶液处理氯型阴离子交换树脂至树脂中的Cl-完全被交换出来，之后用离子液体卤化盐流经处理后的阴离子交换树脂获得碳酸氢根离子液体，碳酸氢根离子液体再与脂肪酸中和并除去溶剂后即得所述的脂肪酸根类离子液体。
脂肪酸根类离子液体的阳离子并无特别要求，如可为咪唑类、吡啶类、吡咯啉类、季铵盐类、季磷盐类或吗啉类结构，所述的阴离子为脂肪酸根。
碳酸氢盐的水溶液浓度为0.2-2 mol/L。
离子液体卤化盐流经处理后的阴离子交换树脂时，流速为0.05-0.25 m/h。
脂肪酸为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、异丙酸或丁酸。
碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙或碳酸氢锂。
本发明采用的原料是碳酸氢盐、离子液体卤化盐、脂肪酸和价格低廉氯型阴离子交换树脂。首先用碳酸氢根盐溶液冲洗（或浸泡）氯型阴离子交换树脂，直至树脂上Cl-完全被HCO3 -交换，具体可用硝酸银溶液来检测流出（或浸泡）液是否有沉淀来判断。之后将离子液体卤化盐的水溶液，以适当的流速从上到下流经装前面处理过的阴离子交换树脂的层析柱，便得到碳酸氢根离子液体水溶液。经碳酸氢根离子液体与等摩尔脂肪酸混合进行中和反应除去溶剂获得脂肪酸根离子液体，由于反应过程中有二氧化碳放出，因此很容易判断反应终点。反应结束后，可具体经过旋转蒸发除去溶剂以便得到脂肪酸根离子液体。阴离子交换树脂可重新用碳酸氢根盐溶液冲洗（或浸泡）循环使用。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
（1）成本低，阴离子交换树脂价格低廉；（2）纯度高，可以得到氯含量低的脂肪酸离子液体；（3）对环境无公害、无污染；(4)交换树脂再生周期短，置换率高，可多次反复使用。综上，本发明过程简单、生产成本低、通用性强。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的离子液体的1H NMR图谱。
具体实施方式
   以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
第一步：称取一定量的阴离子交换树脂，在饱和氯化钠溶液中浸泡24h，再用蒸馏水对树脂进行冲洗，洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。其次，用1mol/L的HCl和NaOH在交换柱中依次交替浸泡4-8小时，浸泡过程中用氮气多次进行反冲洗，在酸碱之间用大量蒸馏水淋洗至出水接近中性，如此重复2-3次，每次酸碱用量至少为树脂体积的2倍。然后，用1mol/L的NaHCO3浸泡、冲洗氯型阴离子交换树脂，采用30%的硝酸溶液和0.1mol/L硝酸银溶液做指示剂来测定，经检测，流出的交换液中无Cl-离子，交换柱中Cl-离子含量在0.8%以下。
第二步：首先，将[C4mim]Cl（[C4mim]为1-丁基－3-甲基咪唑）的水溶液，以0.15m/h的流速，从上到下流经装有强阴离子交换树脂的层析柱，得到[C4mim][ HCO3 -]水溶液。将[C4mim][ HCO3 -]与等摩尔的乙酸进行中和反应。其次，在70℃条件下旋蒸，得到微黄色、粘稠状透明离子液体[C4mim][CH3COO]（1-丁基－3-甲基咪唑乙酸盐）。然后，在分液漏斗中用乙醚将产品充分洗涤2-3次后旋蒸，并置于60℃真空干燥箱中干燥48h。最后所得到的离子液体中Cl-离子含量小于0.2%，水含量小于0.1%。所得产品的核磁图谱见图1。
其中，用其它种类的脂肪酸代替乙酸就可得到相应脂肪酸根的离子液体。[C4mim]也可用其他种类离子液体阳离子代替。

Claims (6)

1. 一种脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，先用碳酸氢盐的水溶液处理氯型阴离子交换树脂至树脂中的Cl-完全被交换出来，之后用离子液体卤化盐流经处理后的阴离子交换树脂获得碳酸氢根离子液体，碳酸氢根离子液体再与脂肪酸中和并除去溶剂后即得所述的脂肪酸根类离子液体。
2.如权利要求1所述的脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，脂肪酸根类离子液体的阳离子为咪唑类、吡啶类、吡咯啉类、季铵盐类、季磷盐类或吗啉类结构，所述的阴离子为脂肪酸根。
3.如权利要求2所述的脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，碳酸氢盐的水溶液浓度为0.2-2 mol/L。
4. 如权利要求3所述的脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，离子液体卤化盐流经处理后的阴离子交换树脂时，流速为0.05-0.25 m/h。
5.如权利要求1-4任一所述的脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，脂肪酸为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、异丙酸或丁酸。
6.如权利要求5所述的脂肪酸根类离子液体的制备方法，其特征在于，碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙或碳酸氢锂。
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