[發明專利]低黏度離子液體

無效

• 申請號: 200910092485.0
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN102020610A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 余江;陳靈波;何義
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及低黏度離子液體的制備方法，特別涉及一種黏度低和疏水性強的鐵基離子液體的制備，該離子液體所表現出的高熱穩定性和強氧化性，可作為溶劑、催化劑、吸收劑廣泛應用于科研與工業生產中。

技術背景

離子液體是在室溫及相鄰溫度下呈液態的物質，由不對稱的有機陽離子和有機或無機陰離子組成，離子液體由此可以分為兩大類，一類是由有機陽離子和有機陰離子組成的純有機離子液體，另一類是由有機陽離子與無機絡合陰離子組成的金屬基離子液體。離子液體的合成均是通過離子交換來實現的。離子液體的這種結構和合成特點使得離子液體稱為“結構可設計”的化合物，離子液體的種類難以計數。

不僅如此，研究表明離子液體具有溶解能力強，揮發性低，熱穩定性高的優點，因此離子液體又被稱為“綠色溶劑”。離子液體不僅應用于電化學中的電解質，而且在有機合成中作為環境友好溶劑以及多相催化中的固定相等方面，均有大量的研究報道，離子液體的潛在工業應用前景也備受關注。

但是至今，離子液體在工業中的應用未見有大規模的報道，其中主要因為：(1)現有的離子液體價格昂貴；(2)離子液體的黏度大，不利于工業操作；(3)離子液體水溶性較大，流失較為嚴重，不利于循環再利用。因此，發展綠色的離子液體合成方法，開發低廉的離子液體，尤其是低黏度離子液體的合成，才能滿足離子液體在工業生產中的要求，最終實現大規模應用。

鐵基離子液體是金屬基離子液體中研究最為廣泛的離子液體之一，主要應用有機合成的催化體系。起初，大多的鐵基離子液體是將氯化烷基咪唑化合物與無水三氯化鐵在密封干燥的惰性氣氛環境中進行反應，以避免空氣中的水分干擾。自2004年日本科學家首次報道在開放環境中采用水合氯化鐵混合反應直接合成可以與水自動分相的鐵基離子液體。這是一種可以采用廉價原料并在開放環境的簡易合成離子液體的方法。由此可以通過優化原料的配比，獲得組分不同，物化特性各異的離子液體，尤其降低離子液體的黏度，使得這種集有機離子液體的超溶解特性、強疏水性和高的熱穩定性離子液體和過渡金屬離子的氧化性能于一體的離子液體能夠滿足工業生產的要求，發展其在工業有機溶媒的分離回收和還原性廢氣的凈化方面廣泛應用。

發明內容

本發明的目的是針對功能化離子液體合成過程中為了實現離子液體的特殊功能而必需選擇具有特定結構的原料及設定復雜的合成工藝的技術難題，提供一種低黏度的離子液體的簡單易行的合成方法。這種離子液體是由有機陽離子與絡合鐵陰離子組合而成，通過調控絡合鐵陰離子含量可以獲得黏度很低的離子液體，為實現離子液體在工業應用奠定基礎。此離子液體同時將有機離子液體的超溶解能力、疏水性強和熱穩定性高，以及過渡金屬基離子液體的氧化性能集于一體，在分離回收工業有機溶媒及凈化還原性廢氣方面有廣泛的應用前景。

本發明的目的是通過如下的技術方案實現的：

低黏度離子液體的制備包括以下步驟：

1)以咪唑類化合物為原料，與氯烷烴物質直接混合(無需助溶劑)于帶有回流冷凝管的反應裝置.水浴加熱到60～90℃，恒溫反應30～90小時，用乙酸乙酯多次洗滌，再減壓蒸餾得氯化烷基咪唑離子液體產物。

2)將上述方法合成的氯化烷基咪唑離子液體與氯化鐵以一定摩爾比混合，在室溫下的開放環境中長時間攪拌，離心分層得低黏度離子液體。

上述方法反應式如下：

所述咪唑原料的結構式為：

其中R代表碳原子數為1～4的烷基取代基，R1代表碳原子數為3～16的烷基取代基(包括芐基取代基和萘基取代基等)

所述的咪唑類化合物是可以是N-甲基咪唑，也可以是N-丁基咪唑、N-丙基咪唑、N-芐基咪唑等

所述的氯代烷烴可以是氯代正丁烷，也可以是氯代正辛烷等的3～16個碳的氯代烷烴等。

所述的氯化鐵可以是含六個結晶水的水合氯化鐵，也可以是無水氯化鐵。

所述的開放環境是指沒有除水密封干燥的保護裝置和惰性氣氛保護的常壓條件下的自然環境。

本發明所述的離子液體黏度在室溫條件下用旋轉粘度計測定。

本發明所述的離子液體的氧化還原電位采用氧化還原電極直接測定。

本發明所述的離子液體的熱穩定性測量過程如下：將盛放樣品坩堝放置在馬弗爐中，在空氣氣氛中100℃為始點每10℃設置一樣品加熱1小時，樣品開始固化為臨界點，即為離子液體的熱穩定性。

本發明所述的離子液體疏水性能是在離子液體與水組成的液液兩相體系中，采用卡爾費休法測定離子液體中的水份含量。