CN1235879C - 室温离子液体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室温离子液体的制备方法。其特征是采用目标产物即室温离子液体为反应介质，以烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵和含氟盐为原料，制备由烷基吡啶阳离子或烷基咪唑阳离子和含氟阴离子组成的室温离子液体。该方法操作简便，反应条件温和，产品质量好，并且反应过程环境友好，是一种绿色室温离子液体的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备室温离子液体的新方法。本方法适用于以烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵和含氟盐为原料，制备由烷基吡啶阳离子或烷基咪唑阳离子和含氟阴离子组成的室温离子液体的场合。
背景技术
室温离子液体，又称作“设计者溶剂”，是指在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质。室温离子液体是继水和超临界二氧化碳后的又一大类绿色溶剂体系，在分离过程、化学反应和电化学等方面具有广阔的应用前景。
由烷基吡啶阳离子、烷基咪唑阳离子分别与含氟阴离子组成的室温离子液体是目前在研究中最为广泛应用的室温离子液体系列，其传统的制备方法通常是：以丙酮、乙腈、三氯乙烷等有机溶剂为反应介质，将烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵与含氟盐或含氟酸进行阴离子交换反应制得室温离子液体。该方法最大的缺点就是需要使用大量的易挥发的有机溶剂，易造成对环境的污染。为了避免有机溶剂对环境的污染，Namboodiri和Varma研究了用微波技术促进的非溶剂法合成1，3-二烷基四氟硼酸盐室温离子液体的方法(Tetrahedron Lett.2002，43，5381-5383)，然而，这种方法要求特殊设备，不宜实现规模化合成室温离子液体；此外，微波法的反应条件不易控制，微波的致热效应和电场作用易造成反应物料过热而影响产品质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有合成方法的缺点，提供一种反应过程中不需要使用易挥发的有机溶剂、操作简便、环境友好的制备室温离子液体的方法。
本方明的制备室温离子液体的方法，其特征是采用目标产物即室温离子液体为反应介质，以烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵和含氟盐为原料，制备由烷基吡啶阳离子或烷基咪唑阳离子和含氟阴离子组成的室温离子液体，其中，所用反应原料的物质的量比为：烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵∶含氟盐＝1∶0.9～1.1；反应温度为20～120℃；所制备的室温离子液体的化学结构式为：
其中，R、R’或R”分别代表碳原子数为1～12的烷基，包括直链烷基或支链烷基；Y-＝BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、CF3COO-、C3F7COO-、CF3SO3 -、C4F9SO3 -、(CF3SO2)2N-或(C2F5SO2)2N-；反应原理如下式所示。
所述的烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵为上式中的化合物1、化合物2或化合物3，其中：R、R’或R”的定义与制备的室温离子液体中的定义相同；X-＝Cl-、Br-或I-。
所述的含氟盐为M+Y-，M+＝Li+、Na+、K+、Ag+或NH4 +；Y-的定义与制备的室温离子液体中的定义相同。
所述的反应介质为目标产物即室温离子液体本身，用量为100～500g/mol含氟盐。
本方明的制备室温离子液体的方法，其技术关键是以目标产物即室温离子液体作为反应介质，其优点是：1)反应介质环境友好，避免了使用有机溶剂时造成对环境的污染。2)产品分离简单，由于所用的反应介质即为目标产物，免去了产物与反应介质的分离步骤。此外，本方法的反应条件温和，产品质量好，是一种环境友好的室温离子液体的制备方法，既适宜于实验室合成也适宜于大规模工业化合成室温离子液体。
具体实施方式
实施例1
在50mL的三口烧瓶中，依次加入18.4g六氟磷酸钾、17.5g 1-正丁基-3-甲基咪唑氯化铵和20.0g 1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，在80℃温度下搅拌反应10小时。反应结束，反应液分别用20mL×3的水洗涤3次，然后，减压脱除残余水，得到46.0g无色的1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，实际反应新生成26.0g离子液体，收率91.5％。
实施例2
在150mL的三口烧瓶中，依次加入11.0g氟硼酸铵、21.6g N-正丁基吡啶溴化铵和30.0g N-正丁基吡啶四氟硼酸盐离子液体，在50℃搅拌反应12小时。反应结束，加入30mL水，充分搅拌，然后，用40mL×3的二氯甲烷萃取水相中的离子液体3次，合并二氯甲烷萃取液，蒸馏脱除溶剂，得到50.7g几乎是无色的N-正丁基吡啶四氟硼酸盐离子液体，实际反应新生成20.7g离子液体，收率92.8％。
实施例3
在150mL的三口烧瓶中，依次加入22.1g三氟乙酸银、19.1g 1-乙基-3-甲基咪唑溴化铵和40.0g 1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐离子液体，25℃温度下搅拌反应1小时。反应结束，加入30mL二氯甲烷，充分搅拌，过滤除去溴化银，滤饼先后用10mL×3二氯甲烷洗涤3次，然后，合并二氯甲烷溶液，减压脱除溶剂，得到62.2g近无色的1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐离子液体，实际反应新生成22.2g离子液体，收率99.1％。
实施例4
在150mL的三口烧瓶中，依次加入11.0g氟硼酸钠、27.5g 1-正辛基-3-甲基咪唑溴化铵和25.0g 1-正辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，在50℃搅拌反应10小时。反应结束，加入30mL水，充分搅拌，然后，用30mL×3二氯甲烷萃取3次，然后，合并二氯甲烷溶液，减压脱除溶剂，得到50.9g 1-正辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，实际反应新生成25.9g离子液体，收率91.8％。
Claims (4)
1.一种制备室温离子液体的方法，其特征是采用目标产物即室温离子液体为反应介质，以烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵和含氟盐为原料，制备由烷基吡啶阳离子或烷基咪唑阳离子和含氟阴离子组成的室温离子液体，其中，所用反应原料的物质的量比为：烷基吡啶卤化铵或烷基咪唑卤化铵∶含氟盐＝1∶0.9～1.1；反应温度为20～120℃；室温离子液体的化学结构式为：
其中，R、R’或R”分别代表碳原子数为1～12的烷基，包括直链烷基或支链烷基；Y-＝BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、CF3COO-、C3F7COO-、CF3SO3 -、C4F9SO3 -、(CF3SO2)2N-或(C2F5SO2)2N-。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是烷基吡啶卤化铵和烷基咪唑卤化铵的化学结构式分别为：
其中，R、R’或R”的定义与权利要求1中的定义相同；X-＝Cl-、Br-或I-。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是含氟盐为M+Y-，M+＝Li+、Na+、K+、Ag+或NH4 +；Y-的定义与权利要求1中的定义相同。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是采用目标产物即室温离子液体作反应介质，用量为100～500g/mol含氟盐。
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