[發(fā)明專利]具有表面活性功能的離子液體及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210335547.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN102887873A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李工;徐小軍;佟惠娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D295/088
• 分類號(hào): C07D295/088;C07D233/60;C07C309/31;C07C303/32;B01F17/32;B01F17/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類具有表面活性功能的離子液體及其制備方法，特指一類以環(huán)己亞胺、哌啶、吡咯烷、1-甲基咪唑?yàn)殛?yáng)離子，十二烷基苯磺酸根為陰離子的功能化離子液體，該離子液體可應(yīng)用于促進(jìn)氣體水合物的形成；屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

離子液體(room-temperature?ionic?liquids簡(jiǎn)寫為RTILs或ILs)又被稱為“室溫熔融鹽”或“室溫離子液體”，是指由特定的有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成，在室溫或稍高于室溫的條件下為液體的化合物，是近年來(lái)涌現(xiàn)出的一類備受關(guān)注的新型的“綠色溶劑”與催化劑。離子液體具有液態(tài)范圍寬，較好的穩(wěn)定性，可以忽略不計(jì)的蒸汽壓，不易燃，相比于傳統(tǒng)材料，其最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其可設(shè)計(jì)性，其熔點(diǎn)、密度以及溶解能力等理化性質(zhì)均可以通過(guò)改變陰、陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)得到調(diào)整。功能化離子液體，是指將功能性基團(tuán)引入到離子液體中，賦予其專一的特性而使之與溶解于其中的溶質(zhì)產(chǎn)生相互作用，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程的優(yōu)化。

氣體水合物是分子氣體（甲烷、乙烷、二氧化碳等）或揮發(fā)性液體在一定的溫度和壓力下與水作用形成的一種類似于冰的非化學(xué)計(jì)量的籠形晶體化合物。在氣體水合物中，水分子之間由較強(qiáng)的氫鍵結(jié)合形成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，氣體分子利用與水分子之間的分子間作用力填充于點(diǎn)陣間的籠，而氣體和水之間沒(méi)有化學(xué)計(jì)量關(guān)系。由于氣體在轉(zhuǎn)化為水合物后體積明顯減小，有人提出了用合成氣體水合物來(lái)儲(chǔ)運(yùn)天然氣的設(shè)想。而水合物的生成過(guò)程十分困難，因此，水合物應(yīng)用技術(shù)目前面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是大規(guī)模水合物的快速合成。當(dāng)前，一般都通過(guò)攪拌即機(jī)械強(qiáng)化的方法來(lái)提高水合物形成速度，雖然可以得到令人滿意的生成速率，但水合物漿狀物的生成過(guò)程中能耗較大，而且攪拌生成的水合物含有大量靜態(tài)水。為了提高水合物的生成速率，根據(jù)水合物的結(jié)構(gòu)與形成機(jī)理提出了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩種方法，而這兩種方法都是通過(guò)向體系中加入添加劑實(shí)現(xiàn)的，其中，熱力學(xué)方法是向水合物生成體系中加入環(huán)烷烴（如環(huán)戊烷和甲基環(huán)己烷）以占據(jù)水合物結(jié)構(gòu)中未被占據(jù)的空腔，使形成的水合物結(jié)構(gòu)改變，能量降低，提高水合物晶體的空腔填充率，達(dá)到促進(jìn)水合物的生成和提高水合物的穩(wěn)定性的目的，降低甲烷水合物的生成條件，使生成的水合物更穩(wěn)定。動(dòng)力學(xué)方法目前主要是向水合物生成體系中添加表面活性劑，降低液體表面張力，促使氣體更容易進(jìn)入液相，從而加快水合物的形成速率。本發(fā)明所涉及的離子液體含有5～7元環(huán)的亞胺類基團(tuán)和表面活性劑基團(tuán)，是功能化的離子液體，能夠縮短氣體水合物的誘導(dǎo)時(shí)間，降低水合物形成壓力，提高水合物形成溫度。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種以環(huán)己亞胺、哌啶、吡咯烷、1-甲基咪唑?yàn)殛?yáng)離子，十二烷基苯磺酸根為陰離子的具有表面活性功能的離子液體的制備方法。

本發(fā)明所述的具有表面活性功能的離子液體，其具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)式：

或；

其中n=4，3或2。

上述離子液體的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：將環(huán)己亞胺?(或哌啶、吡咯烷、1-甲基咪唑)與1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯反應(yīng)接入磺酸基團(tuán)后，得到其內(nèi)鎓鹽，用乙酸乙酯洗滌處理烘干后，將內(nèi)鎓鹽溶于水，加入十二烷基苯磺酸后水浴加熱，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾，蒸餾提純后得到具有表面活性功能的離子液體。

以環(huán)己亞胺?(或哌啶、吡咯烷)、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯和十二烷基苯磺酸為原料，制備具有表面活性功能的離子液體，反應(yīng)方程式如下：

其中n=4，3或2。

以1-甲基咪唑、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯和十二烷基苯磺酸為原料，制備具有表面活性功能的離子液體，反應(yīng)方程式如下：

具有表面活性功能的離子液體的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

（1）在0～35?℃的（冰）水浴及劇烈攪拌下緩慢地將環(huán)己亞胺?(或哌啶、吡咯烷、1-甲基咪唑)滴加到溶有1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的甲苯溶液中，滴畢，于30～70?℃下反應(yīng)2～8?h，過(guò)濾后濾餅用有機(jī)溶劑洗滌并烘干，得到其內(nèi)鎓鹽；

（2）將內(nèi)鎓鹽溶于水中，滴加等摩爾的十二烷基苯磺酸水溶液，60～95?℃水浴條件下反應(yīng)2～30?h，反應(yīng)物經(jīng)過(guò)濾，減壓蒸餾除水后，用乙醚及甲醇洗滌后再次減壓蒸餾，得到具有表面活性功能的離子液體。

上述步驟（1）中環(huán)己亞胺?(或哌啶、吡咯烷、1-甲基咪唑)與1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的摩爾比為1:1～1:1.5。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有：

（1）?本發(fā)明開發(fā)了離子液體的新品種，且具有表面活性的功能。