CN114409598A - 一种离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成酸性离子液体1‑甲基3‑(4‑磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的方法，采用两步合成法合成离子液体，将1‑甲基咪唑和1,4‑丁烷磺内酯在电子加速器装置处理后得到中间产物；再用适量的乙醚洗涤抽滤，真空干燥得到纯度较高的中间产物；最后将中间产物和浓H2SO4在一定条件下反应，产物用乙醚洗涤抽滤，真空干燥后得到目的产物。本发明具有工艺流程短、合成效率高、操作简单的特点，产率达到95.0％，纯度达到99.0％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸性离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的制备方法，属于化学反应与分离技术领域。
背景技术
如今，随着世界经济水平和生活质量的迅速发展，机动车的数量屡破新高，环境污染问题及能源问题日益严峻。随着我国对空气污染及环境保护的重视，对油品中的氮化物含量要求更加严格。如何对于解决因柴油发动机所排放尾气导致的环境破坏问题已越来越多的得到了世界各国政府与科研人员的关注。现如今，存在着各种各样的方法来脱除油品中的碱性氮，但都存在着很多的不足之处。所以如何能更有效的脱除在油品中含有的氮化物，是确保我国的炼油行业和发达国家竞争时能观具有竞争力的基础条件。
近三十年来，对于离子液体的开发和研究已经逐渐成熟，它拥有众多独特的化学性质与物理性质.例如良好的热稳定性、较低饱和蒸汽压、不易燃、与硫氮化合物有较强的亲和力等得到了越来越多科研工作者的认可，而将其运用到油品脱氮中不但可以有效降低氮化物的含量，还可以明显降低脱氮的工艺成本。因此，离子液体在油品中脱氮的研究逐渐称为非加氢脱氮中的研究重点。
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。离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐，英文名：1-methyl 3-(4-sulfonylbutyl)imidazole hydrogensulfate简称[(CH2)4SO3Hmim]HSO4，可以用于油品中含氮化合物的脱除。
CN105315215 A专利中介绍一种离子液体的高效合成新方法，其特征在于在离子液体的合成过程中采用超声微波协同加热方式，采用此设备合成离子液体可以缩短反应时间、降低反应温度，所得目标产物纯度高、副产物少，有大规模推广的潜在可能性。
《咪唑类离子液体的合成及应用研究》文献中通过对比分析传统合成法和微波合成法合成咪唑类离子液体的优劣，最终选择微波法合成[BMIm]Cl、[BMIm]Br、[BMIm]BF4、[BMIm]PF6这四种咪唑类离子液体，同时，在过程中研究了合成所得的咪唑类离子液体的纯化方法。
在离子液体合成制备方面，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，即先合成离子液体两性盐，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。虽然制备工艺简单，但存在合成周期长，合成效率低，部分合成过程引入其他有极容易，造成环境的不友好等缺点。
发明内容
本发明的目的就是在上述现有技术的基础上，提供一种通过电子加速器γ射线处理，提高合成效率的制备方法，该方法可以制备出高收率、高纯度的酸性离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
本发明的目的是通过下述方案达到的：
本发明为一种离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的制备方法，其步骤如下：
(1)粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐的制备：将等物质的量的1-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯装入不锈钢反应釜中，用氮气置换排除氧气对反应的影响后开启电子加速器，在50-150KGy辐照剂量下，辐照5-15分钟，得到粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐；
(2)反应结束后将中间产物用研钵研磨成粉末状，用乙醚洗涤抽滤3-4次，在70-90℃，800Pa下真空干燥得到纯度较高的中间产物；
(3)在冰水浴下，向中间产物中缓慢滴加等摩尔的浓H2SO4，在70-90℃下反应11-13h，反应结束后得到粗目的产物；
(4)将粗目的产物用乙醚洗涤3-4次后，在70-90℃，800Pa下真空干燥，即可得到目的产物1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
本发明酸性离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的制备方法通过电子加速器装置处理，提高反应速率，缩短反应时间(传统方法合成通常需要3天，所需能耗高，而本发明方法采用电子加速器装置处理仅用几分钟，且加工方式灵活而且加工速度快)，具有工艺流程短、合成效率高、操作简单的特点，产率达到95.0％，纯度达到99.0％以上。此外,本发明利用电子加速器装置辐照处理时，无任何毒性和残留，不添加任何化学试剂，不影响产品原有成分和品质，无环境污染，关机后无射线，安全可靠。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步说明。
实例1
将等物质的量的1-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯装入不锈钢反应釜中，用氮气置换三次后排除氧气对反应的影响。开启电子加速器，在50KGy辐照剂量下，辐照10分钟，得到粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐。
反应结束后将中间产物用研钵研磨成粉末状。用乙醚洗涤抽滤3次，在80℃，800Pa下真空干燥得到纯度较高的中间产物。
在冰水浴下，向中间产物中缓慢滴加等摩尔的浓H2SO4，在80℃下反应12h，反应结束后得到粗目的产物。
将粗目的产物用乙醚洗涤3次后，在80℃，800Pa下真空干燥，即可得到目的产物1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
产品收率：96.2％；纯度：99.4％。
实例2
将等物质的量的1-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯装入不锈钢反应釜中，用氮气置换三次后排除氧气对反应的影响。开启电子加速器，在100KGy辐照剂量下，辐照5分钟，得到粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐。
反应结束后将中间产物用研钵研磨成粉末状。用乙醚洗涤抽滤3次，在80℃，800Pa下真空干燥得到纯度较高的中间产物。
在冰水浴下，向中间产物中缓慢滴加等摩尔的浓H2SO4，在80℃下反应12h，反应结束后得到粗目的产物。
将粗目的产物用适量乙醚洗涤3次后，在80℃，800Pa下真空干燥，即可得到目的产物1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
产品收率：95.3％；纯度：99.3％。
实例3
将等物质的量的1-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯装入不锈钢反应釜中，用氮气置换三次后排除氧气对反应的影响。开启电子加速器，在150KGy辐照剂量下，辐照10分钟，得到粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐。
反应结束后将中间产物用研钵研磨成粉末状。用乙醚洗涤抽滤4次，在80℃，800Pa下真空干燥得到纯度较高的中间产物。
在冰水浴下，向中间产物中缓慢滴加等摩尔的浓H2SO4，在80℃下反应12h，反应结束后得到粗目的产物。
将粗目的产物用适量乙醚洗涤4次后，在80℃，800Pa下真空干燥，即可得到目的产物1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
产品收率：95.8％；纯度：99.3％。
Claims (2)
1.一种离子液体1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐的制备方法，其特征是步骤如下：
(1)将等物质的量的1-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯装入不锈钢反应釜中，用氮气置换排除氧气，开启电子加速器，在50-150KGy辐照剂量下，辐照5-10分钟，得到粗中间产物N-(4-磺酸基丁基)咪唑两性盐；
(2)反应结束后将中间产物用研钵研磨成粉末状，用乙醚洗涤抽滤3-4次，在70-90℃，800Pa下真空干燥得到纯度较高的中间产物；
(3)在冰水浴下，向中间产物中缓慢滴加等摩尔的浓H2SO4，在70～90℃下反应11～13h，反应结束后得到粗目的产物；
(4)将粗目的产物用乙醚洗涤3-4次后，在70-90℃，800Pa下真空干燥，即可得到目的产物1-甲基3-(4-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤2)所述的辐照剂量为50-100KGy，辐照时间为8-12min。
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