[發明專利]一種陰離子為鹵族離子的離子液體的制備方法

無效

• 申請號: 200710039356.6
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101092399A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 張玉梅;王華平;張紅燕;劉崴崴;王強華
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;C07D231/12;C07D213/20;C07C211/63;C07C215/40;C07F9/54
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬離子液體制備技術領域，特別是涉及一種陰離子為鹵族離子的離子液體的制備方法。

背景技術

室溫離子液體與傳統溶劑相比，熔點低，沸點高，不揮發，在較寬的溫度范圍內以液態存在，且有很好的熱穩定性；可以通過選擇適宜的陰、陽離子的組合而改變其物理化學性質，是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。離子液體作為一種綠色溶劑廣泛應用于電化學、有機合成、催化和分離等領域，同時也是許多高分子聚合反應和加工的良溶劑。因此，被認為是一種綠色合成和清潔生產中具有廣闊前景的新型環境友好型溶劑。

離子液體的制備方法通常分為兩種：一種以鹵代烴和含有目標陽離子的有機物為原料進行反應，最終合成陰離子為鹵族離子的離子液體。第二種是以陰離子為鹵族離子的離子液體和含有目標陰離子的有機物或無機物為原料，進行離子交換反應，最終合成陰離子為目標陰離子的離子液體。

綜上，無論合成哪一類離子液體，陰離子為鹵族離子的離子液體的合成都必不可少。

早在1982年Wilkes等人([J].Inorg?Chem，1982，21：1263～1264)就用N-甲基咪唑與鹵代烷烴為原料，以乙腈等常規溶劑為溶劑在低于100℃的實驗條件下通過季銨化反應一步合成了甲基烷基咪唑鹵化物。但是該法的缺點是在合成過程中需要溶劑。為了解決這一問題，Huddleston等人([J].Chem?Commun，1998，18：1765～1766)按照等摩爾比加料，在70℃，反應時間長達72小時的條件下實現了1-丁基3-甲基咪唑氯化物的無溶劑制備，得到了產物純度較高的離子液體。其缺陷是反應時間長，效率低。隨著離子液體應用領域的擴大，相應的離子液體的合成方法也在逐步改進，如功能化離子液體的合成，中國專利CN1782043A提供了一種離子液體潤滑劑的合成方法。主要是將咪唑基離子液體與季膦鹽離子液體按重量濃度分別為5～95％和95％～5％進行混合后，通過振蕩、超聲波分散得到。所得到的離子液體潤滑劑具有揮發性低、熱穩定性和粘溫性具佳的特點；再如離子液體合成技術的改進，中國專利200510011377.8則采用摩爾比1∶1～1∶1.1的N-烷基咪唑與鹵代烴為原料，在常壓下密閉反應器中實現加成反應，合成由N，N-二烷基咪唑陽離子和鹵素陰離子組成的離子液體，并利用超臨界CO₂萃取分離反應產物和未反應的原料。中國專利200610033301.X采用一定摩爾比(1∶1.1～1∶1.5)的N-烷基咪唑與鹵代烴為原料，用CO₂來置換反應器中的空氣進行季銨化反應，在反應溫度為室溫～150℃的條件下合成鹵代烷基咪唑型離子液體，并用超臨界CO₂來萃取過量的鹵代烷烴。專利02155945.7則公開了一種含不飽和雙鍵的室溫離子液體的合成方法。主要是將一鹵代烯烴R1X與N-烴基咪唑按摩爾比為1.1∶1～1.9∶1相混合，在溫度為10～100℃下反應數小時后得到離子液體二烴基鹵化咪唑嗡。

上述反應方法中，其共同特征是：反應在常壓下進行，反應溫度控制在鹵代烴的沸點附近，采用冷凝回流的方式控制反應物的活性和損耗。因此，所存在的問題是：

(1)反應時間較長，反應往往需要回流加熱24小時以上，而且轉化率低。

(2)采用鹵代烴過量的方法提高反應轉化率，增加了產物洗滌純化的溶劑用量和洗滌次數，成本上升。

專利CN1188211C公開了一種采用微波輔助制備離子液體的方法，但是微波法的工藝難以控制，微波的致熱效應和電場作用易造成反應物料過熱而影響產品質量，并且無法大規模生產。專利200410018529.2公開了一種離子液體的合成方法。它使用超聲波細胞粉碎儀在740W～760W的條件下，對摩爾比為1∶1.0～1∶1.1的甲基咪唑和溴代烴的混合液進行超聲處理，0.5～1小時后冷卻，然后用相同體積的乙酸乙酯萃取2～3次，在60℃～80℃真空干燥6～8小時后獲得水溶性離子液體。該方法由于利用高功率的超聲波處理容易導致反應過于激烈，影響產物質量，增加了產物提純的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種陰離子為鹵族離子的離子液體的制備方法，該方法克服了現有技術的缺陷，反應速率快，時間短，成本低，對環境友好。

本發明的一種陰離子為鹵族離子的離子液體的制備方法，包括下列步驟：(1)將含有目標陽離子的化合物(I)與鹵化烴(II)按摩爾比為1∶1.0～1∶1.05，在常溫下均勻混合；