[發明專利]烷基咪唑乙二胺四乙酸鐵水溶性離子液體及其合成方法

在審

• 申請號: 201310433933.5
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103554028A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王建宏
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;C07C229/76;C07C227/18
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術領域

本發明涉及不含鹵素的鐵基離子液體的制備方法，特別涉及一種水溶性好，pH可調的鐵基離子液體的合成。合成的離子液體表現出良好的水溶性、磁性、氧化-還原可逆性以及低表面張力。

背景技術

室溫離子液體是由有機陽離子和無機/?有機陰離子構成的，在室溫或室溫附近呈液態的鹽類。鐵基離子液體是有機陽離子和含鐵的無機或者有機陰離子構成的。其中包含四氯（溴）化鐵陰離子的離子液體是研究最為廣泛的金屬基磁性離子液體。

包含四氯（溴）化鐵陰離子的離子液體有許多獨特的特性，如磁性、低蒸汽壓、高熱穩定性、高疏水性、低粘度(J.?Mater.?Chem.,?2006,?16,?1254)和低表面張力(Fluid?Phase?Equilib.,?2004,?226,?207)?。

1-丁基-3-甲基咪唑四氯鐵酸鹽(BmimFeCl₄)是陰離子為四氯（溴）化鐵的這類離子液體的研究熱點，對其的應用研究表明其在氣體分離(China?Part.?,2007,5,?130.??Purif.Technol.?,

2012,?97,?26)和高效催化方面(?Org.?Lett.,?2006,8,?733?.?J.Catal.?,2008,258,?5.Catal.Commun.,?2010,11,763?)都表現出優越的性能。

但是隨著研究的深入，BmimFeCl₄離子液體的高腐蝕性和強酸性(J.Phys.Chem.C?,2009,

113,8566)以及其強疏水性對其實際應用形成了較大的阻礙。

鹵素（溴或氯）是導致bmimFeCl₄離子液體高腐蝕性和強酸性的主要原因。為了減少其腐蝕性，許多的研究者致力于不含鹵素的鐵基離子液體的合成。

Y.Takagi等合成了?[Emim][FeCl₃-EtSO₄]?(Aust.?J.?Chem.?2012,?65,?1557),?但是[FeCl₃-

EtSO₄]^-?混合陰離子對空氣不穩定，于室溫下數周后就會完全分解為[Emim][FeCl₄]和其他的沉淀物質。F.M.?Santos?等合成了(Bmim)₁₀[(PW₁₁O₃₉Fe)₂O]·0.5H₂O及??(Bmim)₄[PW₁₁O₃₉Fe(H₂O)]·H₂O?離子液體，但是遺憾的是這些化合物不溶解于大部分的有機溶劑，輕微溶解于二甲亞砜，乙腈和85?°C以上的熱水中（Dalton?Trans.,?2012,?41,?12145）。A.Branco等合成了[Emim][Fe(EDTA)]，不過其方法只能合成含[Emim]⁺陽離子的鐵基離子液體，而不能合成含[Bmim]⁺和其他有機陽離子的鐵基離子液體。

1-丁基-3-甲基咪唑乙二胺四乙酸鐵([Bmim][Fe(EDTA))屬于首次報道，其合成方法也是本發明首次提及，其能夠與水以任意比例混溶。

1-丁基-3-甲基咪唑乙二胺四乙酸鐵的pH隨加入有機堿量的變化而變化，具有可調控性。其存在狀態也與pH值有關，在低pH值下為固體，在高pH值下為液體。固體具有明顯的磁性，液體的黏度隨溫度的變化符合Andrade方程。

1-丁基-3-甲基咪唑乙二胺四乙酸鐵的水溶液不僅表面張力低而且具有氧化-還原可逆性。

發明內容

根據背景技術所述，為了克服含鹵素的鐵基離子液體的強腐蝕性、強酸性和疏水性。本發明提出一種不含鹵素、親水性、酸堿性可調的鐵基離子液體的合成方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種烷基咪唑乙二胺四乙酸鐵離子液體的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：氫氧化烷基咪唑的合成

烷基咪唑氯鹽或溴鹽與強堿溶液以等摩爾比溶解于有機溶劑后，常溫劇烈攪拌2小時，過濾沉淀；其濾液旋轉蒸發有機溶劑后，于真空干燥箱50℃下真空干燥24小時，得到氫氧化烷基咪唑的產品；

步驟2：Fe(OH)₃的合成