KR100903862B1 - 고순도의 이온성 액체를 위한 정제방법 - Google Patents

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Abstract

발명은 액체/액체 연속 추출을 이용하여 미정제 이온성 액체로부터 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속 등의 제거하여 유기, 무기 및 생화학 반응에서 용매로 사용할 수 있으며 축전지, 2차 전지. 연료전지의 전해액으로 사용 가능한 고순도의 이온성 액체를 제조하기 위한 이온성 액체의 정제방법에 관한 것이다.

Description

고순도의 이온성 액체를 위한 정제방법{A PURIFICATION METHOD OF IONIC LIQUIDS TO OBTAIN THEIR HIGH PURITY}
본 발명은 액체/액체 연속 추출을 이용하여 미정제 이온성 액체로부터 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속 등의 제거하여 유기, 무기 및 생화학 반응에서 용매로 사용할 수 있으며 축전지, 2차 전지, 연료전지의 전해액으로 사용가능한 고순도의 이온성 액체를 제조하기 위한 이온성 액체와 정제방법에 관한 것이다.
1,3-디알킬이미다졸리윰 양이온을 근간으로 하는 실온 상의 이온성 액체는 1982년 Wilkes et al.에 의해 최초로 보고되었다. 이 이온성 액체는 클로로알루미네이트 음이온을 가지고 있으며, 넓은 액체범위, 열적안정성 및 넓은 전자창(Chemical window) 등 많은 유용한 성질을 가지고 있었으나, 특정한 물질과 반응하며 수분에 매우 민감하였다. 공기와 물에 안정한 이온성 액체는 Wolkes와 Zaworotko에 의해 1992년에 테트라플루오로보레이트 음이온을 기본으로 개발되었다. 그 후 다른 음이온을 가진 광범위한 이온성 액체가 보고되어 왔다.
이온성 액체는 양이온과 음이온으로 이루어진 염으로써, 가장 일반적인 이온성 액체는 알킬암모늄, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리윰 양이온을 갖는 형태로 존재하며 이들 양이온은 낮은 녹는점을 가지기 위해 보통 큰 분자들이 사용되어 진다. 음이온으로는 [PF6] 헥사플루오로 포스페이트, [SbF6] 헥사플루오로 안티모네이트, [BF4] 테트라플루오로 보레이트, [OTf](트리플레이트), [NfO](노나트리플레이트), [TA](트리플루오로아세테이트), [NTf2](비스 (트리플루오로술포닐) 이미드 등이 사용되어진다. 최근의 연구는 실온에서의 이온성 액체가 중합반응 (polymerization), 수소첨가반응(hydrogenation), Friedel-Craft 아실화반응과 Diels-Alder 반응을 포함하는 광범위한 화학반응에서 용매로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.
이온성 액체는 화학반응에 사용되는 기존의 유기용매를 대신할 수 있는 여러가지 이유가 있다. 화공공정에서 이온성 액체의 낮은 증기압은 매우 중요한 특성이다. 그들의 중요한 특징은 증기압이 거의 없으며 기존 유기용매가 가지고 있는 문제점들을 해결해 주는 성질을 가지고 있다. 이온성 액체는 매우 극성인 성질을 가지고 있지만 배위력이 매우 적은 용매의 특징을 갖는다. 더욱이 이온성 액체의 종류에 따라 물 또는 유기용매와 섞이지 않으며 2상 구조를 가질 수 있다. 그들의 뛰어난 용매성질 때문에 그들은 상이한 성질의 원료물질을 동일상으로 가져올 수 있다. 최근에 이온성 액체의 특징과 용도에 관한 발표가 제공되고 있다.
이온성 액체를 합성하는 방법은 일반적으로 아민 또는 포스핀과 할로알칸을 이용하여 유기 할라이드염을 합성하고 합성된 유기 할라이드염에 금속염 또는 산을 정량적으로 사용하여 할라이드를 치환하는 것으로 이루어진다. 일례로 , 도3에 1,3-디알킬이미다졸리윰 이온성 액체 합성에 있어서 최근 사용되고 있는 합성 방법을 나타내었다. 구체적으로는, 1- 알킬이미다졸과 할로알칸을 이용하여 1,3-디알킬이미다졸리윰 할라이드염을 합성한 후, 금속염 또는 산으로 할라이드를 치환하는 것으로 이루어 진다. 이 치환 단계에서는 금속염 또는 산을 사용하여 수소-할로겐을 제거하거나 메탈-할로겐으로 침전시킴에 의해 행해진다. 또 다른 방법으로는 1-알킬이미다졸과 알킬 술포네이트, 알킬 트리플레이트를 이용하여 1,3-디알킬이미다졸리윰 술포네이트, 트리플레이트 염을 합성한 후, 산으로 치환하는 것으로 이루어진다. 이 치환은 산을 사용하여 수소-술포네이트 또는 수소-트리플레이트를 증류하여 제거하는 방법으로 행해진다.
이온성 액체의 합성에서 발생되는 주요 불순물들에는 유기 할라이드염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속 등이 있으며 특히, 할라이드 이온은 이온성 액체의 성분과 쉽게 결합하여 이온성 액체로부터 완전히 제거하는 것이 용이하지 않다. 일반적으로 할라이드는 플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오드이며, 잔류산은 하이드로겐 술포네이트, 하이드로겐 카보네이트, 트리플루오르아세트산, 트리플레이트(triflate), 하이드로겐 할라이드 이며, 알칼리 금속은 포타슘, 나트륨 등이 있다. 이와 같은 유기 할라이드염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속은 이온성 액체의 합성시 값싼 산 또는 알칼리 금속염을 사용할 경우 그 양이 증가된다.
이온성 액체에 포함되어 있는 불순물에 의한 오염은 큰 스케일에서 반응용매로 이온성 액체를 사용하려고 할 때 꼭 해결해야 할 문제이다. 예를 들어, 전이 금 속 촉매 반응에서 용매로 사용할 때 강한 공유결합력이 있는 할로겐 이온은 촉매의 활성력을 감소시킨다. 많은 반응에서 할로겐 이온은 반응물질들에 의해 할로겐으로 산화되며 이때 생성된 할로겐은 반응장치를 부식시킬 수 있다. 또한 잔류 할로겐 이온은 이온성 액체의 고유의 물리적 성질에 영향을 주며 이온성 액체의 밀도, 흐름성, 전기적 성질에 영향을 준다. 또한 이온성 액체를 용매로 사용하였을 경우 반응성에 영향을 준다 (Pure appl. chem. (2000). 72(12), 2275-2287). 할라이드 이온에 민감한 반응에서는 이온성 액체 중의 할라이드 이온의 잔류량은 1,000ppm 이하여야 하며, 바람직하게는 100ppm 이하이다. 더욱 민감한 반응조건에는 30ppm 이하, 가장 바람직하게는 5ppm 이하이며 AgNO3 반응에서 침전현상이 없어야 한다.
이온성 액체의 잔류 산은 반응에 참여하여 촉매로 작용할 수 있는 불필요한 불순물이다. 잔류산의 측정방법은 이온성 액체를 이온수로 세척한 후 이온수의 pH 가 중성인가를 확인하는 방법이 있다.
잔류 금속 이온은 이온성 액체의 물리 , 화학적 성질에 영향을 줄 수 있으며 미량의 금속 이온은 원소분석 방법이나 이온 크로마토그래피 방법으로 분석할 수 있다.
이와 같은 불순물의 잔류는 이온성 액체를 사용하는데 있어서 문제가 되며 따라서 순수한 이온성 액체를 얻고 이를 적합한 반응용매 또는 첨가제로 사용하기 위해서는, 이온성 액체의 정제가 절대적으로 필요하다.
이온성 액체의 정제에서 일반적인 방법에 의한 정제가 어려운 것은 이온성 액체가 가지고 있는 물리적 성질 때문이다. 이온성 액체는 증기압이 거의 없고 녹는점이 낮아 상온에서 액체로 존재하며, 극성의 성질이 있어서 음이온의 종류에 따라 물에 매우 잘 녹는 특징이 있다. 구체적으로, 이온성 액체는 거의 증기압이 없어 일반적인 유기용매의 정제 방법인 증류방법으로 증류하여 정제할 수 없으며, 녹는점이 낮아서 이온성 액체는 상온 또는 저온에서 액체로 존재하기 때문에 재결정을 통한 정제 방법으로 정제할 수 없다.
이온성 액체의 물에 대한 용해도는 음이온에 의해 결정되는데, [PF6] 헥사플루오로 포스페이트, [NTf2](비스 (트리플루오로술포닐) 이미드, [SbF6] 헥사플루오로 안티모네이트 등을 음이온으로 갖는 이온성 액체는 지용성이며, [BF4] 테트라플루오로 보레이트, [OTf](트리플레이트), [OAc] 아세테이트, [SO3CH3] 술포네이트 등을 음이온으로 갖는 이온성 액체는 수용성이다(J. Phys. Chem B , vol 105, No.44, 2001). 지용성의 이온성 액체는 산 또는 염을 사용하여 합성할 수 있으며 물에 녹지 않아 물로 세척하는 방법으로 할라이드 불순물, 알칼리 금속 불순물, 잔류산을 제거할 수 있으나, 이온성 액체에 잔류되어 있는 산을 완전히 제거하여 고순도의 이온성 액체를 얻기 위한 방법으로는 한계가 있다. 수용성의 이온성 액체는 물에 녹는 성질이 있어 (JOC 1999.2133-2139) 물로 세척하는 방법으로 불순물을 제거하는 것은 효과가 적으며 낮은 수율의 문제가 있어 매우 비효율적인 방법이다.
종래에는 이온성 액체의 합성과정에서 잔류 할라이드 및 알칼리 금속 이온, 산의 잔류를 적게 하기 위하여 실버 테트라플루오로보레이트를 사용하거나 프로파 논에서 반응시키는 경우가 있었으나 , 이 방법은 비용이 많이 드는 문제가 있으며 스케일-업 과정에서 문제가 있어 효과적이며 경제적인 방법이라 할 수 없다. 또한 미량의 불순물이 계속 잔류되어 고순도의 이온성 액체를 얻을 수 없었다(J. Electrochem.Soc., 1997. 144. 3881). 잔류 할라이드 및 알칼리 금속 불순물 등과 같은 불순물을 발생시키지 않게 하는 이온성 액체의 합성 방법으로 플루오로에스터 화합물이나 알킬술포네이트를 사용하는 경우와 카벤을 사용하는 경우가 있으나, 전자는 사용된 산이 잔류되어 원하지 않는 화학적 반응성을 갖게 할 수 있으며, 후자는 스케일-업 단계에서 생산성의 문제가 있으며 고가의 장치가 필요하다.
이와 같은 종래와 이온성 액체의 비효율적이며 비경제적인 정제방법의 문제점들을 해결하고자 연구를 계속한 결과, 본 발명자들은 액체/액체 연속추출을 이용하여 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속 등의 불순물을 제거하는 이온성 액체의 상업적 규모의 경제적이며 효율적인 정제 방법을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
도 1 은 본 발명에서 사용될 수 있는 액체/액체 연속추출 장치를 나타내는 것이다.
도 2 는 본 발명에서 사용될 수 있는 증류추출 컨버터블 액체/액체 연속추출 장치를 나타내는 것이다.
도 3 은 1,3-디알킬이미다졸리윰 이온성 액체를 제조하는 일반적인 합성방법과 정제방법을 나타내는 개략도이다.
기술적 과제
본 발명의 목적은 이온성 액체로부터 불순물인 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 과량의 알칼리 금속 불순물들을 제거하는, 경제적이며 효율적인 이온성 액체 정제 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유기, 무기 및 생화학 반응에서 용매로 사용될 수 있고 축전지, 2차 전지 및 연료전지의 전해액으로 사용될 수 있는 95% 이상의 고순도 이온성 액체의 제조방법을 제공하는 것이다.
기술적 해결방법
본 발명의 하나의 목적에 따라서, 이온성 액체의 정제 방법으로, 미정제 이온성 액체를 이온수 단독 또는 물과 동일상을 이룰 수 있는 보조용매를 혼합하여 이루어지는 용매에 용해하여 이온성 액체 혼합액을 제조하여 연속증류 추출장치에 첨가하는 단계;
상기 연속증류 추출장치에 추출용 유기용매를 첨가하는 단계;
상기 추출용 유기용매를 연속증류 추출장치에서 적절한 온도에서 적절한 시간동안 연속적으로 환류시켜 이온성 액체를 추출하는 단계; 및
상기 연속증류 장치의 리시버에 모아진 이온성 액체 유기용매 혼합용액을 증류시켜 유기용매를 제거한 후 감압건조로 수분을 제거하는 단계로 이루어지는 방법이 제공된다.
상기 방법에서, 이온성 액체 혼합액의 농도는 이온성 액체를 용해할 수 있으며 불순물을 효과적으로 분리하기 위한 농도로, 이온성 액체의 용해도에 따라서 이온성 액체를 용매에 10%∼90% w/w에 해당하는 농도로 제조한다. 효율적으로 불순물을 제거하고 이온성 액체를 정제하기 위하여는 추출하고자 하는 이온성 액체 혼합액의 농도에 따라 정제의 효율성이 영향을 받을 수 있는데, 이온성 액체 혼합액의 농도가 높으면 잔류 불순물이 이온성 액체와 함께 추출되어 효율성이 떨어지며 농도가 묽으면 잔류 불순물의 제거율이 높아지나 시간당 추출양이 적어질 수 있다. 효과적인 추출을 위하여는 이온성 액체의 용해도를 고려하여 불순물의 정제효율과 수율을 동시에 만족하는 이온성 액체 혼합액 의 농도를 정한다.
보조용매는 필요에 따라서 추출효율을 증가시키기 위해 첨가할 수 있는데, 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 부틸알코올, 아세톤, 다이옥산, 아세토니트릴 등과 같이 물과 동일상을 이룰 수 있는 용매 또는 이들의 혼합물을 사용한다.
추출용 유기용매는 추출, 순환과정 동안에 최대한의 추출효과를 얻기 위한 것으로, 추출과정에서 이온성 액체를 선택적으로 추출 또는 불순물을 제거할 수 있어야 하며 이온성 액체 혼합액 층과 2상을 만들 수 있는 유기용매를 사용한다. 바람직하게는 메틸렌 클로라이드, 에틸 아세테이트, 에틸 에탄오에이트, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔 등과 같은 유기용매, 또는 공비 가능한 이들의 혼합 용매를 사용한다. 추출용 유기용매는 바람직하게는 이온성 액체에 대해 1 ~ 3v/w에 해당하는 양으로 첨가되며 순환하여 연속적으로 사용한다.
연속증류 추출장치는 사용하는 추출용 유기용매의 성질에 따라, 이온성 액체 수용액 보다 가벼운 추출용 유기용매를 사용할 경우는 증류추출 컨버터블 액체/액체 연속추출기(distilled extraction convertible liquid/liquid continuous extractor)를 사용할 수 있고, 이온성 액체 수용액 보다 무거운 추출용 유기용매를 사용할 경우는 액체/액체 추출장치(liquid/liquid extraction apparatus)를 사용할 수 있다. 또한, 이 두 가지의 연속증류 추출장치에 상응한 것으로 당업자에게 이해되는 연속증류 추출장치도 사용할수 있다.
본 발명의 정제방법에서 추출단계에서, 이온성 액체 혼합액의 온도를 조절하는 것은 불순물의 용매에 대한 용해도를 증가시켜 선택적으로 이온성 액체만을 추출하는 효과를 얻을 수 있다. 통상적으로 추출장치에서 정제하고자 하는 이온성 액체 혼합액은 추출단계에서 상온으로 유지하나, 필요시에는 이온성 액체 혼합액을 얼지 않는 온도 또는 증류되지 않는 온도내에서 냉각 또는 가열할 수 있다. 또한, 추출단계에서 추출용 유기용매는 끊는점으로 가열하여 환류시키며, 환류 종료시간은 1∼72시간 후이며 바람직하게는 2∼24 시간 후이다.
추출 단계가 완료된 후 추출된 이온성 액체와 유기용매의 혼합용액은 증류과 정을 거쳐 추출용 유기용매를 제거한 후, 25∼300℃ 온도에서 감압건조하여 잔류수분을 제거한다.
본 발명의 정제방법에 의해 정제될 수 있는 수용성 또는 지용성 이온성 액체는 유기 양이온과 음이온으로 이루어져 있으며 하기 화학식으로 표시되는 유기염들이다.
Figure 112008080847762-pct00001
상기 식들에서 R은 C1∼C12의 1차 알킬기, R′은 C1∼C12의 2차 알킬기, R″은 C1∼C12의 3차 알킬기를 나타낸다.
X- 는 염을 형성할 수 있는 음이온을 나타내며 MAn -, Z-가 있다. 여기서 M은 주기율표(CAS version)상의 VIII, IB, 2B, IIIA, VA 족의 원소이고 , A는 할라이드이고 더욱 바람직하게는 불소이다. Z-는 RSO3-, ARSO3-, PO2-, CONH-, CO2-이다(위에서 정의한 바와 같이, R은 C1∼C12의 1차 알킬기이고, A는 할라이드임).
본 발명의 정제방법에 의해 정제될 수 있는 이온성 액체를 구체적으로 예시하면, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-ethyl-3-methyl-imidazolium,EMIM),
1-메틸-3-프로필-이미다졸리윰(1-methyl-3-propyl-imidazolium, PMIM),
1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-butyl-3-methyl-imidazolium, BMIM),
1-메틸-3-펜틸-이미다졸리윰(1-methyl-3-pentyl-imidazolium, PnMIM),
1-헥실-3-메틸-이미다졸리윰(1-hexyl-3-methyl-imidazolium, HMIM),
1-헵틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-heptyl-3-methyl-imidazolium, HpMIM)등의 양이온과
헥사플루오로안티모네이트(SbF6), 헥사플루오로포스페이트(PF6), 테트라플루오로보레이트(BF4), 비스(트리플루오로술포닐)이미드(NTf2), 트리플루오로메탄술포네이트(OTf), 아세테이트(OAc), 니트레이트(NO3)등의 음이온 그룹을 함유하는 이미다졸리윰 염이 있다.
본 발명의 정제방법의 전 과정을 수회, 바람직하게는 1∼3회 반복하면 정제효과를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 정제방법에 의하면, 이온성 액체만을 선택적으로 추출하고 불순물인 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산, 및 과량의 알칼리 금속 불순물들을 제거하여 경제적이며 효율적으로 고순도의 이온성 액체를 제조할 수 있다. 본 발명의 정제방법에 의해 정제된 이온성 액체에는 불순물인 유기 할라이드, 알칼리 금속 불순물이 1,000ppm 이하, 바람직하게는 100ppm 이하, 가장 바람직하게는 5ppm 이하로 존재한다. 또한 정제된 이온성 액체는 95%(중량 %)이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 99.9% 이상의 고순도를 가지므로, 유기, 무기 및 생화학 반응에서 용매로 사용될 수 있고 축전지, 2차 전지 및 연료전지의 전해액으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 이온성 액체의 정제방법에 의하면, 적은양의 추출용 유기용매를 사용하고 유기용매만을 증류, 순환시킴으로써 증기압이 없는 이온성 액체를 환경 친화적이며 경제적으로 추출, 정제할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
발명의 실시를 위한 형태
실시예
실시예 1.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로포스페이트
1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 클로라이드 57g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 포타시윰 헥사플루오로포스페이트 79g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로포스페이트 이온성 액체에 이온수/메틸알코올(1v/3v)혼합액에 가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣었다. 그리고 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 첨가한 후, 39∼40℃에서 12시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로포스페이트를 얻었다.
수율 : 100g(90%), 잔류 할라이드 이온 2∼20ppm(정제 전 1000ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제전 30ppm), 수분 200ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로포스페이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 99g(99%), 잔류 클로라이드 이온 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 나트륨 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
실시예 2.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로안티모네이트
1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 클로라이드 50g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 포타시윰 헥사플루오로포스페이트 81g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로안티모네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로안티모네이트 이온성 액체를 이온수/메틸알코올 (1v/3v)혼합액에 첨가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 12시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로안티모네이트를 얻었다.
수율 : 100g(93%), 잔류 염화물 이온 2∼20ppm(정제 전 500ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm (정제단계 전 7ppm), 수분 200ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 헥사플루오로안티모네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 99g(99%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 나트륨 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
실시예 3.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드
1-부틸-3-메틸이미다졸리유 클로라이드 54g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 리튬비스(트리플루오로술포닐)이미드 68g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드 이온성 액체를 이온수/메틸알코올(1v/3v)혼합액에 첨가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 12시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드를 얻었다.
수율 : 100g(95%), 잔류 클로라이드 이온 2∼20ppm (정제 전 100ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제 전 30ppm),수분 200ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 99g(99%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 나트륨 이온＞3ppm(반복 전 1∼5ppm),수분 200ppm
실시예 4.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트
1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 클로라이드 70g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 소듐 테트라플루오로보레이트 57g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트 이온성 액체를 이온수에 가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 24시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분을 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트를 얻었다.
수율 : 100g(93%), 잔류 염화물 이온 2∼20ppm(정제 전 3500ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제단계 전 300ppm), 수분 500ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm (반복 전 2∼20ppm),잔류 나트륨 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 500ppm
실시예 5.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트
1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트 65g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 트리플루오로메탄술포네이트 70g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 이온수에 가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 36시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(93%), 잔류 클로라이드 이온 2∼20ppm(정제 전 3,500ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 300ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 300ppm
실시예 6.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트
1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 클로라이드 70g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 메탄술포네이트 71g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트 이온성 액체는 이온수에 가하여 75% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 48시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(93%), 잔류 클로라이드 이온 2∼50ppm(정제 전 8000ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 50ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 90g(90%), 잔류 클로라이드 이온 : 2∼5ppm(반복 전 2∼50ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
실시예 7.1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드
1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 브로마이드 79g을 아세톤 250ml에 첨가했다. 여기에 리튬 비스(트리플루오로술포닐)이미드 76g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드 이온성 액체를 이온수/메틸알코올(1v/3v) 혼합액에 가하여 50% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 12시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분을 제거하여, 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드를 얻었다.
수율 : 100g(95%), 잔류 브로마이드 이온 2∼100ppm (정제 전 100ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제 전 30ppm), 수분 200ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 99g(99%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 나트륨 이온＞3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
실시예 8.1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트
1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 브로마이드 114g을 아세톤 250ml에 첨가했다. 여기에 소듐 테트라플루오로보레이트 72g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트 이온성 액체를 이온수에 가하여 20% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 24시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거한 후, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트를 얻었다.
수율 : 100g(85%), 잔류 염화물 이온 2∼20ppm(정제 전 3500ppm),잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 500ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 테트라플루오로보레이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 나트륨 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 500ppm
실시예 9.1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트
1-에틸-3-메틸이미다졸리움 브로마이드 85g을 아세톤 250ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 트리플루오로메탄술포네이트 84g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 이온수에 가하여 30% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 36시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(86%), 잔류 클로라이드 이온 2∼20ppm(정제 전 2,500ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 300ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 트리플루오로메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 1∼5ppm(반복 전 2∼20ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 300ppm
실시예 10.1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트
1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 브로마이드 101g을 아세톤 25ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 메탄술포네이트 79g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트 이온성 액체는 이온수에 가하여 75% 농도로 제조한 후, 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 48시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 순수한 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(85%), 잔류 클로라이드 이온 2∼50ppm(정제 전 8000ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 50ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰 메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 90g(90%), 잔류 클로라이드 이온 : 2∼5ppm(반복 전 2∼50ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
실시예 11. N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트
N,N'-부틸,메틸 피롤리디니윰 클로라이드 71g을 아세톤 250ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 트리플루오로메탄술포네이트 75g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후, 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 이온수/메틸알코올(1v/5v)혼합액에 가하여 30% 농도로 제조한 후 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 48시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여 이온성 액체 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트를 얻었다.
수 율 : 100g(86%), 잔류 클로라이드 이온 5∼100ppm(정제 전 15,000ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 500ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 2∼5ppm(반복 전 5∼100ppm), 잔류 칼륨이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 500ppm
실시예 12. N,N'부틸, 메틸 피롤리디니윰 메탄술포네이트
N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 클로라이드 78g을 아세톤 250ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 메탄술포네이트 66g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 메탄술포네이트를 이온수/메틸알코올(1v/5v)혼합액에 가하여 30% 농도로 제조한 후 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 48시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여, 이온성 액체 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(90%), 잔류 클로라이드 이온 5∼200ppm(정제 전 8000ppm), 잔류 나트륨 이온 1∼5ppm(정제 전 100ppm), 수분 500ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 N,N'-부틸, 메틸 피롤리디니윰 메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 90g(90%), 잔류 클로라이드 이온 : 2∼5ppm(반복 전 5∼200ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 500ppm
실시예 13.N-부틸 피리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트
N-부틸 피리디니윰 클로라이드 70g을 아세톤 200ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 트리플루오로메탄술포네이트 77g(1.1 당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 N-부틸 피리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 N-부틸 피리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트 이온성 액체를 이온수/메틸알코올(1v/5v)혼합액에 가하여 30% 농도로 제조한 후 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 36시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분을 제거하여, 이온성 액체 N-부틸 피리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(95%), 잔류 클로라이드 이온 5∼200ppm(정제 전 15,000ppm), 잔류 포타슘 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 500ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 N-부틸 피리디니윰 트리플루오로메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 95g(95%), 잔류 클로라이드 이온 : 2∼5ppm(반복 전 5∼200ppm). 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 500ppm
실시예 14.N-부틸 피리디니윰 메탄술포네이트
N-부틸 피리디니윰-클로라이드 73g을 아세톤 200ml에 첨가했다. 여기에 포타슘 메탄술포네이트64g(1.1당량)을 넣고, 24시간 동안 반응시킨 후 상기 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 미정제 N-부틸 피리디니윰 메탄술포네이트 이온성 액체를 얻었다.
미정제 N-부틸 피리디니윰 메탄술포네이트 이온성 액체는 이온수/메틸알코올(1v/5v)혼합액에 가하여 30% 농도로 제조한 후 연속증류 추출장치의 환류장치에 넣고, 그리고 나서 메틸렌 클로라이드 3v/w를 리시버에 넣고, 39∼40℃에서 48시간 동안 환류했다. 연속증류 추출장치의 리시버에 있는 메틸렌 클로라이드 용액을 수거하여 메틸렌 클로라이드는 증류하여 제거하고, 60℃에서 76시간 동안 감압건조하여 수분도 제거하여 이온성 액체 N-부틸 피리디니윰 메탄술포네이트를 얻었다.
수율 : 100g(95%), 잔류 염화물 이온 5∼200ppm(정제 전 15,000ppm), 잔류 포타슘 이온 1∼5ppm(정제 전 300ppm), 수분 50ppm
고순도를 달성하기 위하여, 상기 얻어진 이온성 액체 N-부틸 피리디니윰 메탄술포네이트에 대해 상기 정제과정을 반복하였다.
수율 : 90g(90%), 잔류 염화물 이온 2∼5ppm(반복 전 5∼200ppm), 잔류 포타슘 이온＜3ppm(반복 전 1∼5ppm), 수분 200ppm
본 발명의 정제방법에 의하면 이온성 액체로부터 효과적으로 유기 할라이드 염, 유기염, 잔류 할라이드, 잔류 산 및 과량의 알칼리 금속 등의 불순물을 제거할 수 있다. 본 발명의 정제방법에 의해 제조된 이온성 액체는, 불순물인 잔류 할라이드, 알칼리 금속 불순물이 1,000ppm 이하, 바람직하게는 100ppm 이하, 가장바람직하게는 5ppm 이하로 존재하며, 95% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 99.9% 이상의 고순도를 가져서, 유기, 무기 및 생화학 반응에서 용매로 사용될 수 있으며 축전지, 2차전지 및 연료전지의 전해액으로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명의 정제방법은 액체/액체 연속증류 추출을 이용하여 고순도 이온성 액체를 경제적이며 효율적으로 공업적 대량생산을 가능하게 한다.

Claims (8)

  1. 이온성 액체의 정제 방법으로, 상기 방법은
    미정제 이온성 액체를 이온수 단독 또는 물과 동일상을 이룰 수 있는 보조용매를 혼합하여 이루어지는 용매에 용해하여 이온성 액체 혼합액을 제조하여 연속증류 추출장치에 첨가하는 단계;
    상기 연속증류 추출장치에 추출용 유기용매를 첨가하는 단계;
    상기 추출용 유기용매를 연속증류 추출장치에서 상기 추출용 유기용매의 끊는 점에서 1 내지 72시간동안 연속적으로 환류시켜 이온성 액체를 추출하는 단계; 및
    상기 연속증류 장치의 리시버에 모아진 이온성 액체 유기용매 혼합용액을 증류시켜 유기용매를 제거한 후 감압건조로 수분을 제거하는 단계로 이루어지고,
    상기 보조용매는 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 부틸알코올, 아세톤, 다이옥산, 아세토니트릴 또는 이들의 혼합물이고, 상기 추출용 유기용매는 메틸렌 클로라이드, 에틸 아세테이트, 에틸 에탄오에이트, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 공비 가능한 이들의 혼합물인 이온성 액체의 정제 방법.
  2. 제 1항에 따른 이온성 액체의 정제방법의 전체 단계들을 수 회 반복하는 것으로 이루어지는 고순도의 이온성 액체를 얻기 위한 이온성 액체의 정제 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이온성 액체 혼합액은 용매에 10%∼90% w/w 해당하는 농도로 제조되며, 상기 추출용 유기용매는 이온성 액체에 대해 1∼3v/w에 해당하는 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 추출단계에서 환류 시간은 2∼24시간인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이온성 액체는 수용성 또는 지용성이며, 하기 화학식으로 표시되는 유기염들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제 방법:
    Figure 112008080847762-pct00002
    상기 식들에서, R은 C1∼C12의 1차 알킬기, R′은 C1∼C12의 2차 알킬기, R″은 C1∼C12의 3차 알킬기를 나타내고,
    X-는 염을 형성할 수 있는 음이온으로 MAn-, 또는 Z-를 나타내고, 여기서 M은 주기율표 상의 VIII, IB, 2B, IIIA, VA족의 원소이고, A는 할라이드이고, Z-는 RSO3-, ARSO3-, PO2-, CONH-, CO2-이다(위에서 정의한 바와 같이, R은 C1∼C12의 1차 알킬기이고, A는 할라이드임).
  7. 제 6항에 있어서, 상기 이온성 액체는
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-ethyl-3-methyl-imidazolium,EMIM),
    1-메틸-3-프로필-이미다졸리윰(1-methyl-3-propyl-imidazolium, PMIM),
    1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-butyl-3-methyl-imidazolium, BMIM),
    1-메틸-3-펜틸-이미다졸리윰(1-methyl-3-pentyl-imidazolium, PnMIM),
    1-헥실-3-메틸-이미다졸리윰(1-hexyl-3-methyl-imidazolium, HMIM), 또는
    1-헵틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-heptyl-3-methyl-imidazolium, HpMIM)의 양이온 그룹, 또는
    헥사플루오로안티모네이트(SbF6), 헥사플루오로포스페이트(PF6), 테트라플루오로보레이트(BF4), 비스(트리플루오로술포닐)이미드(NTf2), 트리플루오로메탄술포네이트(OTf), 아세테이트(OAc), 또는 니트레이트(NO3)의 음이온 그룹을 함유하는 이미다졸리윰 염인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 정제된 이온성 액체는 잔류 할라이드, 알칼리 금속 불순물이 각각 100ppm이하로 존재하고, 99%이상의 고순도를 갖는 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제 방법.
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