KR20140015027A - 이온성 액체 내의 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법 - Google Patents

이온성 액체 내의 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온성 액체 내에 존재하는 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이온성 액체 내의 고비점 유기 화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법은 종래의 일반 유기용매를 이용한 정제보다 정제효과가 상당히 우수하여, 고순도 이온성 액체의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 정제공정이 간단하여 시간 및 경제적인 효과가 뛰어나고, 고순도의 이온성 액체를 제조하기 위하여 많은 양의 유기용매를 사용해야 했던 종래의 정제방법에 비해 적은 양의 용매를 사용함으로써 폐용매가 적게 발생되는 환경적인 효과 또한 크므로 유기합성, 전기화학 생물공학, 화학공학 및 분리 공정을 포함하는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.

Description

이온성 액체 내의 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법{Saparation method of the high boiling point organic compounds in ionic liquid}
본 발명은 클로로디플루오로메탄을 이용하여 이온성 액체 내에 존재하는 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법에 관한 것이다.
이온성 액체는 양이온과 음이온으로 이루어진 염으로서 상온에서 액체로 존재하는 이온을 이온성 액체(room temperature ionic liquid; RTIL)라 한다. 1-알킬-3-메틸이미다졸리움(1-Alkyl-3-methylimidazolium) 양이온을 갖는 이온성 액체는 1982년에 최초로 보고되었는데 이온성 액체는 일반적으로 높은 온도에서 화학적 안정성을 가지면서 넓은 온도 범위에서 액체상태를 유지하여, 열적 안정성, 화학적 안정성 및 넓은 전위차 등의 많은 이점이 있을 가지고 있다. 또한 공기와 물에 안정한 이온성 액체는 Wolkes와 Zaworotko에 의해 1992년에 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborate) 음이온을 기본으로 개발되었다. 그 이후 다양한 양이온과 음이온을 가진 이온성 액체가 보고되고 있는 실정이다. 상온 이온성 액체의 대표적인 양이온은 이미다졸리움(imidazolium), 4차 암모니움(quaternary ammonium), 피리디니움(pyridinium), 피라졸리움(pyrazolium) 등이 있으며, 음이온으로는 과플로오로화(perfluorinated) 계열의 음이온을 사용한다.
이온성 액체는 차세대 친환경 용매(green solvent, design solvent)로 세계의 주목을 받아 응용분야에 대한 연구가 급격히 증가되고 있으며, 최근의 연구는 실온에서의 이온성 액체가 중합반응(polymerization), 수소첨가반응(hydrogenation), 프리델-크래프트(Friedel-Craft) 아실화반응과 디엘즈-알더(Diels-Alder) 반응을 포함하는 광범위한 화학반응에서 용매로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.
이온성 액체는 화학반응에 사용되는 기존의 유기용매를 대신할 수 있는 여러 가지 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 배위력은 매우 낮은 특징이 있다. 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.
연구 응용분야가 다양함에도 불구하고 상용화된 공정이 매우 적은 이유는 이온성 액체의 가격이 매우 고가라는 점이다. 이온성 액체를 경제적으로 제조하기 위해서는 다양한 출발 원료로부터 합성이 가능하여야 하며 합성된 이온성 액체를 청정 정제 공정을 통하여 안정적인 고순도 이온성 액체의 제조가 가능하여야 하는데, 현재의 출발 물질은 대개 고가의 고순도 양/음이온 원료를 사용하고 있다.
이온성 액체를 합성하는 방법은 일반적으로 아민 또는 포스핀과 할로알칸을 이용하여 유기 할라이드염을 합성하고(단계 1), 합성된 유기 할라이드염에 금속염 또는 산을 정량적으로 사용하여 할라이드를 치환하는 것(단계 2)으로 이루어진다. 유기 할라이드염을 제조하는 단계에서 아민 또는 포스핀의 핵치환 반응이 이루어지지 않고 남은 미반응 물질이 남게 된다. 이 미반응 물질들은 고비점과 저비점 유기화합물로 나뉠 수 있는데 저비점 유기화합물은 감압증류를 통해 쉽게 제거할 수 있다. 그러나 고비점 유기화합물들은 감압 증류로 제거가 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 고비점 미반응물의 존재가 이온성 액체의 물성 또는 순도에 많은 영향을 주고 이는 실험의 재현성 및 개발 기술의 신뢰도를 낮추게 된다. 따라서, 이들 불순물의 제거가 이온성 액체의 응용확대에 매우 중요한 문제로 야기하므로 이를 해결하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다.
이온성 액체의 일반적인 정제 방법으로 산화알루미늄을 이용하거나 활성탄을 이용하는 정제방법이 있으며(비특허문헌 1 내지 3), 이온성 액체의 용융체를 부분적으로 결정화하여, 결정화 단계에서 형성된 결정체를 잔류 용융체로부터 분리하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 및 2). 또한 미정제된 이온성 액체에 소량의 유기용매를 혼합하여 증류하는 방법도 발표된 바 있으며(특허문헌 3), 종래에는 할로겐 유기용매를 이용하여 불순물을 추출하는 정제방법이 통용되고 있다(비특허문헌 4).
하지만, 상기 방법들은 고순도의 이온성 액체를 정제하기 힘들거나, 대용량의 정제가 불가능 하다는 문제점이 있다. 산화알루미늄 또는 활성탄을 이용한 정지방법의 경우, 이온성 액체에 남아있는 불순물이 산화알루미늄이나 활성탄에 흡착이 잘 이루어지지 않기 때문에 고순도의 이온성 액체를 제조하기 힘들다는 한계점이 있으며, 이온성 액체를 결정화하여 정제하는 방법은 이온성 액체의 고도의 비대칭성 때문에 결정화하기가 어려우며, 결정화가 이루어지더라도 결정체가 작아 결정의 성장 속도를 느리게 함으로써 산업적 공정에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 유기용매를 혼합하여 증류하는 방법의 경우, 고비점인 이온성 액체를 증류하기 위하여 물을 포함하는 2종 이상의 용매를 혼합하여 정제함으로 공정이 번거로울 뿐 아니라, 정제 후에 생기는 많은 양의 폐용매가 생긴다는 환경적인 문제점이 있으며, 할로겐 유기용매를 이용한 불순물을 제거하는 방법은 그 효과가 미미하며 이온성 액체의 수율이 낮아진다는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 이온성 액체 내에 존재하는 고비점 유기화합물을 제거하기 위한 연구를 하던 중에, 클로로디플루오로메탄을 이용하여 추출법이 효율적으로 고비점 유기화합물의 제거함으로써 고순도의 이온성 액체를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-2007-0087583 KR 10-2009-0057381 KR 10-2005-0114213
G.B.Appetecchi., et al., J. Electrochem. Soc. 153,(2006),A1685. M.J.Earle., et al., Anal. Chem., 79,(2007) 758. P. Nochemann., et al., Chem. Phys. Lett., 415,(2005), 131. K.C.Yang., et al., Anal. Sci. Tech., 24,(2011), 477.
본 발명의 목적은 클로로디플루오로메탄을 이용하여 이온성 액체 내에 존재하는 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법을 제공하는데 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
가압 하에 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 이온성 액체/물/클로로디플루오로메탄 혼합용액을 상분리하여 클로로디플루오로메탄층을 제거하는 단계(단계 2); 및
클로로디플루오로메탄 층이 제거된 이온성 액체/물 층을 감압 증류하여 물을 제거하는 단계(단계 3)를 포함하는 이온성 액체의 정제방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이온성 액체 내의 고비점 유기화합물을 제거하는 이온성 액체의 정제방법은 종래의 일반 유기용매를 이용한 정제보다 정제효과가 상당히 우수하여, 고순도 이온성 액체의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 정제공정이 간단하여 시간 및 경제적인 효과가 뛰어나고, 고순도의 이온성 액체를 제조하기 위하여 많은 양의 유기용매를 사용해야 했던 종래의 정제방법에 비해 적은 양의 용매를 사용함으로써 폐용매가 적게 발생되는 환경적인 효과 또한 크므로, 유기합성, 전기화학 생물공학, 화학공학 및 분리 공정을 포함하는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄에 대한 삼성분계를 나타낸 것이다.
도 2는 제조예 1에서 제조한 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 1H-핵자기공명을 측정한 것이다.
도 3은 실시예 1에서 클로로디플루오로메탄을 이용한 추출법을 이용하여 정제한 이온성 액체의 1H-핵자기공명을 측정한 것이다.
도 4는 비교예 1에서 1,1,1-트리클로로에탄을 이용하여 정제한 이온성 액체의 1H-핵자기공명을 측정한 것이다.
도 5는 비교예 2에서 에틸아세테이트를 이용하여 정제한 이온성 액체의 1H-핵자기공명을 측정한 것이다.
도 6은 클로로디플루오로메탄을 이용한 추출법을 수행하는 사진 및 모듈을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은,
가압 하에 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 이온성 액체/물/클로로디플루오로메탄 혼합용액을 상분리하여 클로로디플루오로메탄층을 제거하는 단계(단계 2); 및
클로로디플루오로메탄층이 제거된 이온성 액체/물 혼합용액을 감압 증류하여 물을 제거하는 단계(단계 3)를 포함하는 이온성 액체의 정제방법을 제공한다.
이하, 클로로디플루오로메탄을 이용하는 이온성 액체의 정제방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 단계 1은 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 단계로, 보다 구체적으로는 미정제된 이온성 액체와 물을 반응기에 도입한 후, 클로로디플루오로메탄을 첨가하면서 혼합하여 단일상의 혼합물을 제조하는 단계이다.
이때 사용하는 반응기는 사이트 글라스로 제작된 것으로 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄의 혼합용액의 클라우딩 포인트(Clouding point)를 측정할 수 있도록 내부가 보이도록 제작된 것이다.
본 발명에 따른 단계 1의 이온성 액체는 수용성 이온성 액체로, 이온성 액체와 물을 반응용기에 도입시, 고비점 유기화합물을 포함하고 있는 이온성 액체는 모두 물에 용해된다.
또한 본 발명에 따른 이온성 액체는 하기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체이다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R, R1, R2은 수소; 또는 C1 내지 C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이고;
X-는 할로겐 음이온, 테트라플루오로보레이트 음이온(BF4 -), 트리플레이트 음이온(OTf-), 아세테이트 음이온(OAc-) 또는 술포네이트 음이온(SO4 -)이다.
바람직하게는 상기 화학식 1의 이온성 액체는 하기 화합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드;
1-부틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 테트라보레이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 클로라이드;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 브로마이드; 및
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 에틸설포네이트.
본 발명에 따른 상기 단계 1의 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄의 혼합비는 중량비로 1:0.8 내지 1.2:1.8 내지 2.2인 것이 바람직하다
이온성 액체 대비 물의 양이 중량비로 0.8 미만인 경우, 물의 양이 적어 이온성 액체가 물에 충분히 용해되지 않으므로 클로로디플루오로메탄에 용해되는 이온성 액체의 증가로 인한 이온성 액체의 수율이 감소하는 문제점이 있으며, 이온성 액체 대비 물의 양이 중량비로 1.2를 초과하는 경우에는 물에 용해되어 있는 고비점 유기화합물을 완전히 추출하기 위해 클로로디플루오로메탄의 사용량을 증가시켜야 하므로 비경제적인 문제점이 있다. 또한, 이온성 액체 대비 클로로디플루오로메탄의 양이 중량비로 1.8 미만인 경우, 이온성 액체와 물의 혼합층과 클로로디플루오로메탄층의 층분리가 제대로 이루어지지 않아 추출하기 어려운 문제점이 있으며, 이온성 액체 대비 클로로디플루오로메탄의 양이 중량비로 2.2를 초과하는 경우에는 이온성 액체가 클로로디플루오로메탄에 녹아나므로 이온성 액체의 수율이 떨어진다는 문제점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 상기 단계 1에서 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 압력은 클로로플루오로메탄이 액상으로 존재하는 압력이 바람직하며, 8 내지 10 바(bar)를 유지하는 것이 더욱 바람직하다.
미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 압력이 8 바(bar) 미만인 경우, 클로로디플루오로메탄의 액화가 제대로 이루어지지 않아 이온성 액체 내의 비고점 유기화합물을 추출하기 어려운 문제점이 있으며, 10 바(bar)를 초과하는 경우에는 클로로디플루오로메탄에 용해되는 이온성 액체의 양이 증가하여 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 상기 단계 2는 이온성 액체/물/클로로디플루오로메탄 혼합용액을 상분리하여 클로로디플루오로메탄층을 제거하는 단계로서, 보다 구체적으로 이온성 액체/물/클로로디플루오로메탄을 혼합하는 도중에 혼합용액이 현탁되는 클라우딩 포인트가 도달하면 반응기를 멈춰 상분리를 하고, 상분리된 클로로디플루오로메탄 층을 제거하는 단계이다.
이때 클로로디플루오로메탄에는 이온성 액체 내에 존재하는 비고점 유기화합물이 용해되어 있으며, 이온성 액체/물 혼합용액은 위로, 비고점 유기화합물/클로로디플루오로메탄 혼합용액은 아래로 상이 분리된다.
본 발명에 따른 상기 단계 3은 클로로디플루오로메탄층이 제거된 이온성 액체/물 혼합용액을 감압 증류하여 물을 제거하는 단계로서, 보다 구체적으로는 이온성 액체/물 혼합용액을 60 ℃에서 1 시간 동안 감압증류하여 혼합용액에서 물을 제거하는 단계이다.
본 발명에 따른 상기 정제방법은 상기 단계 1 내지 3의 전 과정을 수회 반복 수행하는 것이 바람직하며, 상기 단계 1 내지 3의 전 과정을 1 내지 3회 반복 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 정제방법은 반복 수행함으로써 정제효과를 증가시킬 수 있으므로 1 내지 3회 반복 수행하여 고순도 이온성 액체의 제조가 가능하다.
본 발명에 따른 하기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체의 정제방법은 클로로디플루오로메탄을 사용한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
(상기 화학식 1에서, R, R1, R2 및 X-는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.)
클로로디플루오로메탄은 R-22 또는 HCFC-22로 잘 알려진 냉매로서 비등점이 -41 ℃로 상온에서 기체 상태인 화합물이다. 일반적으로 공업, 상업, 가정용 에어컨 시스템의 냉매로 피스톤 컴프레서에 사용되고 있으며, 살충제와 래커의 분무제, 소화제에도 사용되고 있다. 불소를 함유하는 각종 고분자량 화합물을 생산하는데에 필요한 기본 원료로 많이 이용되고 있다.
본 발명에 따른 실험예 1을 통해 알 수 있듯이, 클로로디플루오로메탄을 액화시켜 이온성 액체 내의 고비점 유기화합물을 추출하는 정제방법은 종래의 일반 유기용매를 이용한 정제방법에 비해 정제효율이 높을 뿐 아니라 정제공정이 간단하므로 유기합성, 전기화학 생물공학, 화학공학 및 분리 공정을 포함하는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.
상기 화학식 1의 이온성 액체는 하기 화합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드;
1-부틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 테트라보레이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 클로라이드;
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 브로마이드; 및
1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 에틸설포네이트.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 1> 1-부틸-3- 메틸 이미다졸륨 클로라이드의 제조
둥근 바닥플라스크에 1-메틸이미다졸(8.21 g, 0.1 mol)을 교반하면서, 1-클로로부탄(10.2 g, 0.11 mol)을 적하깔때기를 이용하여 천천히 첨가하고, 70 ℃에서 24시간 동안 교반하였다. 그 후, 미반응한 1-클로로부탄을 제거하기 위해 4시간 동안 감압증류하여 1-부틸-3-메틸 이미다졸륨 클로라이드(17.5 g, 95 %)를 제조하였다.
< 실시예 1> 클로로디플루오로메탄을 이용한 이온성 액체의 정제
상기 제조예 1에서 제조된 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(5 g)에 물(5 g)을 첨가하여 교반시키고, 사이트 반응기를 잠근다. 교반 중인 혼합용액에 사이트 반응기의 주입구를 통해 클로로디플루오로메탄(10 g)을 주입한다. 이때, 반응기 내의 압력은 8 내지 10 바(bar)로 주입되는 클로로디플루오로메탄이 액상을 유지할 수 있도록 조절하였다. 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 물 및 클로로디플루오로메탄이 단일상을 이루는 혼합용액이 교반 도중, 현탁이 일어나는 클라우딩 포인트가 나타나는 순간 교반을 멈췄다.상기 혼합용액이 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드와 물이 윗 층으로, 클로로디플루오로메탄은 고비점 유기화합물과 아래층으로 층이 완전히 분리되면, 클로로디플루오로메탄을 층분리하여 제거하였다. 층분리한 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드와 물을 60 ℃에서 1 시간 동안 감압증류하여 물을 완전히 제거하였다. 상기 과정을 연속적으로 3회 반복수행하여 고순도의 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(17.29 g, 99 %)를 얻었다.
< 비교예 1> 1,1,1,- 트리클로로에탄을 이용한 이온성 액체의 정제
상기 제조예 1에서 제조된 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(10 g)에 1,1,1-트리클로로에탄(10 g)을 첨가하여 1시간 동안 교반시켜, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 내에 남아 있는 미반응 물질인 1-메틸이미다졸을 충분히 용해시켰다. 그 후, 상기 혼합용액을 감압증류하여 1,1,1-트리클로로에탄과 이에 녹아 있는 1-메틸이미다졸을 함께 제거하였다. 상기 과정을 연속적으로 5회 반복수행하여 고순도의 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(15.72 g, 90 %)를 얻었다.
< 비교예 2> 에틸아세테이트를 이용한 이온성 액체의 정제방법
상기 비교예 1에서 1,1,1-트리클로로에탄 대신에 에틸아세테이트를 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하여 정제된 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(16.6 g, 95 %)를 얻었다.
< 실험예 1> 잔류 고비점 유기화합물의 측정
본 발명에 따른 클로로디플루오로메탄을 이용한 정제방법의 정제효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명에 따른 제조예 1, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 얻은 각각의 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 1H-핵자기공명을 측정하고, 측정된 스펙트럼에서 정제 후, 이온성 액체 내에 잔류한 1-메틸이미다졸을 확인하였다. 그 결과를 도 2 내지 도 5에 나타내었다.
도 2 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 제조예 1에서 제조된 미정제된 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드는 제조과정에서 남게 되는 고비점 유기화합물인 1-메틸이미다졸이 이온성 액체 내에 잔류하고 있으므로, 1H-핵자기공명 측정 결과, 약 7.26, 6.81, 6.74, 3.53 ppm에서 1-메틸이미다졸의 양성자 화학적 이동(chemical shift) 값이 확인이 되었다. 반면에, 상기 제조예 1에서 미정제된 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 본 발명에 따른 클로로디플루오로메탄을 이용하여 3회 정제한 실시예 1의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드는 1H-핵자기공명 스펙트럼에서 1-메틸이미다졸의 양성자 화학적 이동(chemical shift) 값이 관찰되지 않았다. 한편, 일반 유기용매를 이용하여 5회씩 정제한 비교예 1 및 비교예 2의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드는 1H-핵자기공명 스펙트럼에서 미정제된 제조예 1에서 관찰된 값과 동일한 1-메틸이미다졸의 양성자 화학적 이동(chemical shift) 값이 관찰되었다. 이로부터, 일반 유기용매를 이용한 종래의 이온성 액체의 정제방법에 비해 본 발명에 따른 클로로디플루오로메탄을 이용한 고비점 유기화합물을 추출하는 정제방법은 정제효과가 현저히 우수하므로, 이온성 액체 내에 잔류하는 고비점 유기화합물인 1-메틸이미다졸을 완전히 제거함으로써 고순도 이온성 액체의 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 클로로디플루오로메탄을 이용한 고비점 유기화합물을 추출하는 정제방법은 정제효과가 상당히 우수하여, 고순도 이온성 액체의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 정제공정이 간단하여 시간 및 경제적인 효과가 뛰어나고, 고순도의 이온성 액체를 제조하기 위하여 많은 양의 유기용매를 사용해야 했던 종래의 정제방법에 비해 적은 양의 용매를 사용함으로써 폐용매가 적게 발생되는 환경적인 효과 또한 크므로, 유기합성, 전기화학 생물공학, 화학공학 및 분리 공정을 포함하는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 가압 하에 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄을 혼합하는 단계(단계 1);
    상기 이온성 액체/물/클로로디플루오로메탄 혼합용액을 상분리하여 클로로디플루오로메탄층을 제거하는 단계(단계 2); 및
    클로로디플루오로메탄층이 제거된 이온성 액체/물 혼합용액을 감압 증류하여 물을 제거하는 단계(단계 3)를 포함하는 이온성 액체의 정제방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체는 수용성 이온성 액체인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이온성 액체는 하기 화학식으로 표시되는 유기염 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법;
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    (상기 화학식 1에서, R, R1, R2은 수소; 또는 C1 내지 C10의 직쇄 또는 측쇄 알킬이고;
    X-는 할로겐 음이온, 테트라플루오로보레이트 음이온(BF4 -), 트리플레이트 음이온(OTf-), 아세테이트 음이온(OAc-) 또는 술포네이트 음이온(SO4 -)이다).
  4. 제3항에 있어서, 상기 이온성 액체는
    1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰 클로라이드;
    1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드;
    1-부틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 테트라보레이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 클로라이드;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 브로마이드; 및
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 에틸설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 미정제된 이온성 액체, 물 및 클로로디플루오로메탄의 혼합비는 중량비는 1:0.8 내지 1.2:1.8 내지 2.2인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 압력은 클로로디플루오로메탄이 액상으로 존재할 수 있는 압력인 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정제방법은 상기 단계 1 내지 단계 3을 수 회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 정제방법은 상기단계 1 내지 단계 3을 1 내지 3 회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 이온성 액체의 정제방법.
  9. 하기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체를 정제하는 과정에서 추출용매로 사용되는 클로로디플루오로메탄;
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    (상기 화학식 1에서, R, R1, R2 및 X-는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
  10. 제9항에 있어서, 상기 이온성 액체는
    1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰 클로라이드;
    1-부틸-3-메틸 이미다졸리움 클로라이드;
    1-부틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 테트라보레이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 아세테이트;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 클로라이드;
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 브로마이드; 및
    1-에틸-3-메틸-이미다졸리움 에틸설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 이온성 액체를 정제하는 과정에서 추출용매로 사용되는 클로로디플루오로메탄.
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