[發(fā)明專利]一種咪唑型離子液體的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910041805.X
• 申請(qǐng)日: 2009-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101633641A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱宏;潘愛(ài)娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D233/58
• 分類號(hào): C07D233/58
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 何淑珍;廖繼海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種咪唑型離子液體的制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，室溫離子液體作為一種“綠色溶劑”和反應(yīng)介質(zhì)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。作為一類新的綠色溶劑，室溫離子液體具有許多傳統(tǒng)溶劑所不具備的下列特點(diǎn)：(1)低熔點(diǎn)和寬廣的液態(tài)范圍。特別是烷基咪唑類離子液體，其液態(tài)范圍甚至可達(dá)到450℃以上。(2)對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物具有良好的溶解能力。室溫離子液體能溶解許多無(wú)機(jī)物、有機(jī)物(包括有機(jī)金屬化合物和高分子材料)，且具有較大的溶解度。(3)“零”蒸汽壓，可用于高真空體系且無(wú)污染，這也是離子液體被認(rèn)為有綠色性的重要依據(jù)。(4)高電導(dǎo)率和寬的電化學(xué)窗口(可高于5V)，可用于許多物質(zhì)的電解液，實(shí)現(xiàn)室溫條件下的電解。(5)良好的導(dǎo)熱性、高熱容及熱能儲(chǔ)存密度(比現(xiàn)今使用的儲(chǔ)熱油的熱能存儲(chǔ)密度9MJ/m，高6.4倍)。(6)良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。(7)可設(shè)計(jì)性。可根據(jù)不同反應(yīng)的需要通過(guò)合理搭配陰陽(yáng)離子來(lái)設(shè)計(jì)具有特殊性能的離子液體。這些其它傳統(tǒng)介質(zhì)所不具備的獨(dú)特性質(zhì)使得離子液體成為兼有液體與固體雙重功能與特性的“固體”液體，從而在當(dāng)今化學(xué)化工的綠色化進(jìn)程中顯示出了巨大的潛力和應(yīng)用前景。

盡管離子液體作為新型溶劑和催化劑在綠色化學(xué)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，但是很多離子液體含有鹵離子，這些不完全是“綠色”的含鹵離子的離子液體的應(yīng)用與研究，給離子液體質(zhì)量帶來(lái)不良影響，制備不含鹵離子的高純度離子液體具有重要的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。以往的咪唑類離子液體主要通過(guò)用烷基鹵化物對(duì)咪唑或取代咪唑的季銨化來(lái)合成陽(yáng)離子鎓鹽，再通過(guò)這種含鹵離子作為抗衡離子的陽(yáng)離子鎓鹽與陰離子的酸進(jìn)行陰離子的交換來(lái)合成的。通過(guò)這種方法合成的離子液體，存在鹵離子殘留的問(wèn)題。為了除去鹵離子，常使用酸來(lái)形成鹵化氫以使其揮發(fā)的方法，但是這種方法會(huì)產(chǎn)生腐蝕性的有害氣體。另外，使用陰離子的堿金屬鹽使鹵離子形成堿金屬鹽，再經(jīng)水洗除去的方法也被廣泛應(yīng)用，但這種方法仍難以完全除去鹵離子。也有專利介紹采用硫酸二甲酯作為咪唑的甲基化試劑制備離子液體，但該法使用劇毒的硫酸二甲酯，容易造成環(huán)境污染。研究開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保且不含鹵素離子的咪唑型離子液體的合成方法非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種咪唑型離子液體的制備方法。

一種咪唑型離子液體的制備方法，所述咪唑型離子液體具有以下結(jié)構(gòu)通式：Q⁺X^-；

其中Q⁺為具有下列通式的咪唑型鎓陽(yáng)離子

其中R1～R5相同或不同，選自：選自：H、鹵素或碳原子數(shù)為1～8的烷基；

X^-為陰離子，為PF₆^-、BF₄^-、AsF₆^-、SbF₆^-、N(RfSO₃)₃^-、C(RfSO₃)₃^-、F^-、Cl^-、Br^-、I^-、ClO₄^-、AlF₄^-或Si?F₆^2-，Rf為碳原子數(shù)1～6的氟代烷基；

制備方法包括如下步驟：

a、咪唑或取代咪唑與碳酸酯反應(yīng)生成相應(yīng)的含有咪唑鎓陽(yáng)離子和碳酸酯陰離子的鹽；

b、含碳酸酯陰離子的咪唑型離子液體與無(wú)機(jī)或有機(jī)酸進(jìn)行陰離子交換生成含X^-陰離子的咪唑型離子液體。

進(jìn)一步的，所述的碳酸酯為碳原子數(shù)3～8的鏈狀碳酸二烷基酯。進(jìn)一步的，所述的鏈狀碳酸二烷基酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙酯或碳酸二正丁酯。

進(jìn)一步的，步驟a中，咪唑或取代咪唑與碳酸酯反應(yīng)中，加入相轉(zhuǎn)移劑，在相轉(zhuǎn)移劑的作用下，上述咪唑型離子液體的產(chǎn)率大幅提高。進(jìn)一步的，所述的相轉(zhuǎn)移劑為十六烷基三甲基氯化銨、四丁基溴化銨或聚乙二醇-400。

采用烷基鹵化物作為季銨化試劑來(lái)制備離子液體的方法，很難完全去除鹵離子。本發(fā)明的無(wú)鹵高純度離子液體可以通過(guò)使用價(jià)廉的碳酸酯將各種叔胺季銨鹽化，再與目標(biāo)陰離子進(jìn)行離子交換方便地獲得。