CN103254135B - 一种咪唑类离子液体及其单晶体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及离子液体及其制备领域，公开了一种咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]及其单晶体的制备方法。其制备方法，包括以下步骤：首先，按摩尔比1:2～1:7将CdCl2·2.5H2O和溴化-1-乙基-3-甲基咪唑在室温下混合，并加入带四氟乙烯内衬的反应釜中；然后，将反应釜放置于程序控温烘箱中加热至110～180℃，并保温、反应2～7天；最后，将程序控温烘箱以降温速率5-10℃/h降到室温，过滤、干燥反应物，得无色透明柱状晶体颗粒。本发明的咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]可以作为有机反应、聚合反应的溶剂，也可以用于化工分离以及电化学领域。
Description
技术领域
本发明涉及离子液体及其制备领域，特别涉及一种咪唑类离子液体及其单晶体的制备方法。
背景技术
离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质，离子液体往往展现出独特的物理化学性质及特有的功能，是一类值得研究发展的新型的“软”功能材料或介质。与传统的有机溶剂相比，离子液体具有液态范围宽、溶解范围广、蒸汽压低、稳定性好、具有酸碱可调性、可循环使用等性质，被认为是继水和超临界二氧化碳后的又一类绿色溶剂。
关于离子液体的研究可以追溯到1914年，Sugden将乙胺与20%的硝酸反应后，减压除去水分，得到了在室温下呈液体的有机盐类硝酸乙基胺[C2H5NH3][NO3]。随后，1951年,Hurley和Wier报道，将1-溴丁烷与吡啶反应生成的N-丁基吡啶溴代盐与无水三氯化铝混合，可以生成一种室温下为液体的物质。1976年,Osteryoung等利用这种液体具有良好导电性的性质，用它作为电解液，研究了六甲基苯的电解行为。1986年Seddon等采用N、N'-二烷基取代咪唑与三氯化铝组成的离子液体作为非水溶剂，研究过渡金属配合物的电子吸收波谱。1992年，Wikes等报道了对水和空气都更稳定的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备。从此，对于离子液体的研究迅速开展。
离子液体其分类按阴阳离子的不同而划分，按照阳离子的不同可分为烷基季铵离子[NRxH4-x]+、烷基季磷离子[PRxH4-x]+、烷基取代吡啶离子[RPy]+、烷基取代咪唑离子[RR'im]+.（或[RR'R''im]+）等四类。按阴离子不同，分为卤化盐离子[MXn]和非卤化盐离子两类。
离子液体种类繁多，其阳离子、阴离子有不同组合及结构。如，英国利物浦大学M.Hasan等合成了阴离子包含Au3+，阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑的离子液体，[EMIM][AuCl4]。同样以1-乙基-3-甲基咪唑为阳离子，日本京都大学Y.Yoshida合成了阴离子含Ag+的离子液体[EMIM][Ag(CN)2]。但是，此类离子液体不能通过直接法一步合成，通常采用卤代置换法用目标阴离子置换含目标阳离子的卤盐，其制备过程需要大量溶剂，加热回流时间长，耗能又耗时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的咪唑类离子液体及其单晶的制备方法。该方法通过离子热法合成出包含双1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和单[CdBr4]2-阴离子的新型离子液体的单晶体，其工艺简单，成本低。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]。
上述咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，按摩尔比1:2～1:7将CdCl2·2.5H2O和溴化-1-乙基-3-甲基咪唑在室温下混合，并加入带四氟乙烯内衬的反应釜中；
然后，将反应釜放置于程序控温烘箱中加热至110～180℃，并保温、反应2～7天；
最后，将程序控温烘箱以降温速率5-10℃/h降到室温，过滤、干燥反应物，得无色透明柱状晶体颗粒。
优选地，CdCl2·2.5H2O和溴化-1-乙基-3-甲基咪唑的摩尔比为1:4。
优选地，反应釜放置于程序控温烘箱中加热至160℃，并保温、反应5天；
优选地，所述程序控温烘箱以降温速率5℃/h降到室温。
显然，按照本发明合成制备的新型咪唑类离子液体的晶体颗粒，其操作简单，成本低。并且，该新型咪唑类离子液体具有离子液体的通性，可作为有机反应、聚合反应的溶剂，也可以用于化工分离以及电化学领域。
附图说明
下面以最佳实验例三制备的咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体结构，其他实验例所得单晶体结构相同，不再累赘述。
图1为本发明咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的结构图。从图中可知，该新型离子液体中包含了双1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和单[CdBr4]2-阴离子。
图2为本发明咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的晶体空间堆积图。
图3为咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的红外图谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明
实验例一
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.074g,0.4mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温3天后，以10℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.15g,产率57.25%。
实验例二
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.092g,0.5mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温3天后，以10℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥。得到无色透明柱状晶体颗粒0.26g,产率78.79%。
实验例三
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.110g,0.6mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥。得到无色透明柱状晶体颗粒0.382g,产率97.21%。
实验例四
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.129g,0.7mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥。得到无色透明柱状晶体颗粒0.479g,产率76.15%。
实验例五
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.147g,0.8mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温3天后，以10℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.404g,产率77.10%。
实验例六
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.165g,0.9mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在160℃保温3天后，以10℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.36g,产率61.07%。
实验例七
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.092g,0.5mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在110℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.168g,产率51.29%。
实验例八
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.110g,0.6mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在110℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.294g,产率76.81%。
实验例九
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.129g,0.7mmol）于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在110℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥。得到无色透明柱状晶体颗粒0.352g,产率76.77%。
实验例十
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.147g,0.8mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在110℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.387g,产率73.85%。
实验例十一
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.165g,0.9mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在110℃保温5天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.359g,产率60.90%。
实验例十二
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.110g,0.6mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在180℃保温2天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.252g,产率64.12%。
实验例十三
室温下称取溴化-1-乙基-3-甲基咪唑（2.62mmol，0.5g）和CdCl2·2.5H2O（0.129g,0.7mmol）混合于25mL带四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。并将反应釜放置于程序控温烘箱中，在180℃保温2天后，以5℃/h降温速率降到室温，过滤，干燥，得到无色透明柱状晶体颗粒0.339g,产率73.94%。
尽管本发明已做了详细的说明并引证了一些最优具体实验例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明做出的多种修改、改动或替代方案。显然的替代方案都应包括在权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，按摩尔比1:2～1:7将CdCl2·2.5H2O和溴化-1-乙基-3-甲基咪唑在室温下混合，并加入带四氟乙烯内衬的反应釜中；
然后，将反应釜放置于程序控温烘箱中加热至110～180℃，并保温、反应2～7天；
最后，将程序控温烘箱以降温速率5-10℃/h降到室温，过滤、干燥反应物，得无色透明柱状晶体颗粒。
2.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的制备方法，其特征在于，CdCl2·2.5H2O和溴化-1-乙基-3-甲基咪唑的摩尔比为1:4。
3.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的制备方法，其特征在于，反应釜放置于程序控温烘箱中加热至160℃，并保温、反应5天。
4.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体[EMIM]2[CdBr4]的单晶体的制备方法，其特征在于，所述程序控温烘箱以降温速率5℃/h降到室温。
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