專利名稱：室溫離子液體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室溫離子液體的制備方法。本方法適用于以烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨和含氟鹽為原料，制備由烷基吡啶陽離子或烷基咪唑陽離子和含氟陰離子組成的室溫離子液體的場合。
背景技術(shù)：
室溫離子液體，又稱作“設(shè)計者溶劑”，是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)。室溫離子液體是繼水和超臨界二氧化碳后的又一大類綠色溶劑體系，在分離過程、化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
由烷基吡啶陽離子、烷基咪唑陽離子分別與含氟陰離子組成的室溫離子液體是目前在研究中最為廣泛應(yīng)用的室溫離子液體系列，其傳統(tǒng)的制備方法通常是以丙酮、乙腈、三氯乙烷等有機溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，將烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨與含氟鹽或含氟酸進行陰離子交換反應(yīng)制得室溫離子液體。該方法最大的缺點就是需要使用大量的易揮發(fā)的有機溶劑，易造成對環(huán)境的污染。為了避免有機溶劑對環(huán)境的污染，Namboodiri和Varma研究了用微波技術(shù)促進的非溶劑法合成1，3-二烷基四氟硼酸鹽室溫離子液體的方法(Tetrahedron Lett.2002，43，5381-5383)，然而，這種方法要求特殊設(shè)備，不宜實現(xiàn)規(guī)?；铣墒覝仉x子液體；此外，微波法的反應(yīng)條件不易控制，微波的致熱效應(yīng)和電場作用易造成反應(yīng)物料過熱而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有合成方法的缺點，提供一種反應(yīng)過程中不需要使用易揮發(fā)的有機溶劑、操作簡便、環(huán)境友好的室溫離子液體的制備方法。
本方明的室溫離子液體的制備方法，其特征是采用目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，以烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨和含氟鹽為原料，制備由烷基吡啶陽離子或烷基咪唑陽離子和含氟陰離子組成的室溫離子液體，其中，所用反應(yīng)原料的摩爾質(zhì)量比為烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨∶含氟鹽＝1∶0.9～1.1；反應(yīng)溫度為20～120℃；反應(yīng)原理如下式所示。
所述的烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨為上式中的化合物1、化合物2或化合物3，其中R、R’或R”分別代表碳原子數(shù)為1～12的烴基，包括直鏈烴基或支鏈烴基；X-＝Cl-、Br-或I-。
所述的含氟鹽為M+Y-，M+＝Li+、Na+、K+、Ag+或NH4+；Y-＝BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、CF3COO-、C3F7COO-、CF3SO2-、C4F9SO3-、(CF3SO2)2N-或(C2F5SO2)2N-。
所述的反應(yīng)介質(zhì)為目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體本身，用量為100～500g/mol含氟鹽。
本方明的室溫離子液體的制備方法，其技術(shù)關(guān)鍵是以目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)，其優(yōu)點是1)反應(yīng)介質(zhì)環(huán)境友好，避免了使用有機溶劑時造成對環(huán)境的污染。2)產(chǎn)品分離簡單，由于所用的反應(yīng)介質(zhì)即為目標(biāo)產(chǎn)物，免去了產(chǎn)物與反應(yīng)介質(zhì)的分離步驟。此外，本方法的反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品質(zhì)量好，是一種環(huán)境友好的室溫離子液體的制備方法，既適宜于實驗室合成也適宜于大規(guī)模工業(yè)化合成室溫離子液體。
具體實施例方式
實施例1在50mL的三口燒瓶中，依次加入18.4g六氟磷酸鉀、17.5g 1-正丁基-3-甲基咪唑氯化銨和20.0g 1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體，在80℃溫度下攪拌反應(yīng)10小時。反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液分別用20mL×3的水洗滌3次，然后，減壓脫除殘余水，得到46.0g無色的1-正丁基-3-甲基六氟磷酸鹽離子液體，實際反應(yīng)新生成26.0g離子液體，收率91.5％。
實施例2在150mL的三口燒瓶中，依次加入11.0g氟硼酸銨、21.6g N-正丁基吡啶溴化銨和30.0g N-正丁基吡啶四氟硼酸鹽離子液體，在50℃攪拌反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束，加入30mL水，充分?jǐn)嚢?，然后，?0mL×3的二氯甲烷萃取水相中的離子液體3次，合并二氯甲烷萃取液，蒸餾脫除溶劑，得到50.7g幾乎是無色的N-正丁基吡啶四氟硼酸鹽離子液體，實際反應(yīng)新生成20.7g離子液體，收率92.8％。
實施例3在150mL的三口燒瓶中，依次加入22.1g三氟乙酸銀、19.1g 1-乙基-3-甲基咪唑溴化銨和40.0g 1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽離子液體，25℃溫度下攪拌反應(yīng)1小時。反應(yīng)結(jié)束，加入30mL二氯甲烷，充分?jǐn)嚢?，過濾除去溴化銀，濾餅先后用10mL×3二氯甲烷洗滌3次，然后，合并二氯甲烷溶液，減壓脫除溶劑，得到62.2g近無色的1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸鹽離子液體，實際反應(yīng)新生成22.2g離子液體，收率99.1％。
實施例4在150mL的三口燒瓶中，依次加入11.0g氟硼酸鈉、27.5g 1-正辛基-3-甲基咪唑溴化銨和25.0g 1-正辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，在50℃攪拌反應(yīng)10小時。反應(yīng)結(jié)束，加入30mL水，充分?jǐn)嚢?，然后，?0mL×3二氯甲烷萃取3次，然后，合并二氯甲烷溶液，減壓脫除溶劑，得到50.9g 1-正辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，實際反應(yīng)新生成25.9g離子液體，收率91.8％。
權(quán)利要求
1.一種室溫離子液體的制備方法，其特征是采用目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，以烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨和含氟鹽為原料，制備由烷基吡啶陽離子或烷基咪唑陽離子和含氟陰離子組成的室溫離子液體，其中，所用反應(yīng)原料的摩爾質(zhì)量比為烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨∶含氟鹽＝1∶0.9～1.1；反應(yīng)溫度為20～120℃；室溫離子液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是烷基吡啶鹵化銨和烷基咪唑鹵化銨的化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別為 其中，R、R’或R”分別代表碳原子數(shù)為1～12的烴基，包括直鏈烴基或支鏈烴基；X-＝Cl-、Br-或I-。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是含氟鹽為M+Y-，M+＝Li+、Na+、K+、Ag+或NH4+；Y-＝BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、CF3COO-、C3F7COO-、CF3SO2-、C4F9SO3-、(CF3SO2)2N-或(C2F5SO2)2N-。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是采用目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體作反應(yīng)介質(zhì)，用量為100～500g/mol含氟鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種室溫離子液體的制備方法。其特征是采用目標(biāo)產(chǎn)物即室溫離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，以烷基吡啶鹵化銨或烷基咪唑鹵化銨和含氟鹽為原料，制備由烷基吡啶陽離子或烷基咪唑陽離子和含氟陰離子組成的室溫離子液體。該方法操作簡便，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品質(zhì)量好，并且反應(yīng)過程環(huán)境友好，是一種綠色室溫離子液體的制備方法。
文檔編號C07D211/00GK1521163SQ0311527
公開日2004年8月18日 申請日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者許丹倩, 劉寶友, 徐振元 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)