CN103804300A - 合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，将二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液在一定的条件下反应；然后用溶剂二甲基甲酰胺通过精馏回收利用，产物为含有二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体；采用萃取将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷；产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体；中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液反应，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥方法除去，得到目的产物。本发明具有工艺流程短、操作简单的特点，产率达到92.0%，纯度达到99.0%以上。
Description
技术领域
本发明涉及合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，属化学反应与分离技术领域。
背景技术
离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温条件下，呈液态的KCI、KOH就是离子液体。在室温附近就呈液态的离子液体，也称为室温离子液体。
离子液体由于阴阳离子可不同组合，所以种类繁多。一般制备方法包括直接合成法和两步法。直接法是指通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。但直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法，即先合成离子液体卤盐，然后用相应的阴离子盐进行阴离子交换获得相应的离子液体。
离子液体（3,3'-（氧基双（乙烷-2,1-二基）双（1-甲基-1H-咪唑-3-鎓）双（双三氟甲基磺酰亚胺）盐），英文名：3,3'-(oxybis(ethane-2,1-diyl))bis(1-methyl-1H-Imidazol-3-ium)][NTf2]2简称[E1Mim2][NTf2]。可以作为高温润滑剂（J.Mater.Chem.,2006（16）,1529–1535）。但文献中生产流程长、操作复杂；添加的有机溶剂中有甲醇、乙酸乙酯和乙醚等易燃易爆或易制毒物质，对操作人员的健康和环境安全带来威胁；另外添加的无水硫酸镁又增加了产品成本。
本发明针对文献中生产工艺的不足，提出了合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法。该方法生产的产品具有纯度高、收率高，并且溶剂和萃取剂均可循环利用的特点。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明研究和开发了合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，具体技术方案如下：
一种合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，其步骤如下：
（1）将二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液反应，二溴二乙醚与1-甲基咪唑的摩尔比为1:（2～6），要求1-甲基咪唑是过量的；搅拌使两者混合均匀，反应温度在50℃～120℃，反应时间不小于12小时；反应方程式如下：
（2）反应结束后，溶剂二甲基甲酰胺通过精馏回收利用，产物为含有二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体；反应方程式如下：
（3）采用萃取将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷；（4）产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体；
（5）中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液反应，中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂摩尔比例为1:0.5-1:3，常温常压，搅拌，至不再有沉淀生成；产物中的大部分水分水通过分水器除去，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥塔除去，得到目的产物[E1Mim2][NTf2]（C16H20F6N6O9S4）。
反应方程式如下：
本发明提出了合成与精制离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，其特点是具有工艺流程短、操作简单的特点，流程中二甲基甲酰胺，二氯甲烷等溶剂可循环利用，降低了对人身和环境带了的安全威胁；产率达到92.0%，纯度达到99.0%以上。
具体实施方式
为了叙述清楚，本实例采用工艺条件详细说明如下：
实例1
含有二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与含有1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液在第一反应釜中反应，二者的摩尔比控制在1:2。搅拌使两者混合均匀，温度应控制在60-80℃，反应时间48小时。
反应结束后，溶剂二甲基甲酰胺通过精馏塔回收利用，产物为含有少量二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体。采用萃取塔将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷。产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体。
中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液在第二反应釜中反应，二者比例1:0.5-1:2之间，常温常压，搅拌，至不再有沉淀生成。产物中的大部分水分水通过分水器除去，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥方法除去，得到目的产物。
产品收率：91.5%；纯度：99.5%。
实例2
含有二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与含有1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液在第一反应釜中反应，二者的摩尔比控制在1:4。搅拌使两者混合均匀，温度应控制在80-100℃，反应时间36小时。
反应结束后，溶剂二甲基甲酰胺通过精馏塔回收利用，产物为含有少量二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体。采用萃取塔将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷。产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体。
中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液在第二反应釜中反应，二者比例1:0.8-1:2之间，常温常压，搅拌，至不再有沉淀生成。产物中的大部分水分水通过分水器除去，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥方法除去，得到目的产物。
产品收率：92.0%；纯度：99.6%。
实例3
含有二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与含有1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液在第一反应釜中反应，二者的摩尔比控制在1:6搅拌使两者混合均匀，温度应控制在100-120℃，反应时间24小时。
反应结束后，溶剂二甲基甲酰胺通过精馏塔回收利用，产物为含有少量二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体。采用萃取塔将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷。产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体。
中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液在第二反应釜中反应，二者比例1:1-1:3之间，常温常压，搅拌，至不再有沉淀生成。产物中的大部分水分水通过分水器除去，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥方法除去，得到目的产物。
产品收率：91.6%；纯度：99.4%。
Claims (1)
1.一种合成离子液体[E1Mim2][NTf2]的方法，其特征是步骤如下：
（1）将二溴二乙醚的二甲基甲酰胺溶液与1-甲基咪唑的二甲基甲酰胺溶液反应，二溴二乙醚与1-甲基咪唑的摩尔比为1:（2～6）；搅拌使两者混合均匀，反应温度在50℃～120℃，反应时间不小于12小时；
（2）反应结束后，溶剂二甲基甲酰胺通过精馏回收利用，产物为含有二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑的中间离子液体；
（3）采用萃取将中间离子液体中的二甲基甲酰胺和1-甲基咪唑分离，萃取剂选取二氯甲烷；
（4）产物中间离子液体中的二氯甲烷通过精馏去除，至此得到纯净的中间离子液体；
（5）中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液反应，中间产物离子液体与双三氟甲烷磺酰亚胺锂摩尔比例为1:0.5-1:3，常温常压，搅拌，至不再有沉淀生成；产物中的大部分水分水通过分水器除去，沉淀物通过离心机除去，少量水分通过干燥方法除去，得到目的产物[E1Mim2][NTf2]。
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