專利名稱：微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及季銨鹽離子液體的合成工藝，具體涉及微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法。
背景技術(shù)：
聚合反應(yīng)中常用的有機(jī)溶劑由于溶劑分離回收成本大，并且給人體健康、環(huán)境帶來危害等缺陷，制約了溶液聚合的進(jìn)一步發(fā)展。因此尋求反應(yīng)速率高、溶解度大(增大單體濃度和生產(chǎn)能力)、鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小、易于回收利用的新溶劑已引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。離子液體是一種能在低溫下(< 100°C)保持液態(tài)的鹽。離子液體是完全由離子構(gòu)成的液體，它具有諸多優(yōu)良性質(zhì)物理和化學(xué)穩(wěn)定性高、蒸汽壓低、不易揮發(fā)、無毒、不易燃易爆、不易氧化，與多種有機(jī)溶劑相容等。雖然現(xiàn)在未見離子液體回收再利用的大量報(bào)道， 但是其較高的沸點(diǎn)使其具備了回收利用的潛力。截至今日，多種離子液體已被研制，并應(yīng)用于溶解天然高分子物質(zhì)以及天然高分子物質(zhì)的均相改性。近十年來離子液體也廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、化工分離、有機(jī)合成以及材料制備等方面的研究和開發(fā)，已成為各種聚合反應(yīng)研究的重要課題。作為聚合反應(yīng)的溶劑，離子液體對聚合反應(yīng)速率、分子量、聚合物的結(jié)構(gòu)性能都有一定影響。自上世紀(jì)80年代以來離子液體已成為各國有機(jī)合成和分離專家的研究熱點(diǎn)。目前，離子液體的制備多采用傳統(tǒng)的加熱方法。利用傳統(tǒng)加熱法反應(yīng)時(shí)，離子液體的合成非常耗時(shí)，而且在鹵代烴過量很多時(shí)(過量10 400%)，才能達(dá)到較高的收率。這種方法不但給產(chǎn)品的提純帶來困難，需要大量的有機(jī)溶劑萃取，而且造成了能源和昂貴的鹵代烴的浪費(fèi)， 使離子液體的綠色性打了折扣。目前對離子液體的合成與應(yīng)用的研究多集中在咪唑類離子液體上，如纖維素在咪唑類離子液體中的均相接枝共聚等。但由于咪唑類離子液體對酸堿十分敏感，堿的加入會使咪唑環(huán)斷裂，破壞其結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致有酸堿參與的反應(yīng)無法進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述相關(guān)技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，在微波輻射加熱反應(yīng)條件下，可以不加入除反應(yīng)原料之外的溶劑，簡單、高效、快速，經(jīng)濟(jì)地制備出較高純度的季銨鹽離子液體。微波輔助合成法是一種利用微波加熱催化反應(yīng)的方法，與傳統(tǒng)方法相比，它能夠大大減少反應(yīng)時(shí)間和提高產(chǎn)品得率。微波加熱主要機(jī)理是(1)偶極轉(zhuǎn)動，有很高介電常數(shù)的反應(yīng)物或反應(yīng)介質(zhì)在與微波的振蕩電場達(dá)到一樣振蕩頻率時(shí)產(chǎn)生熱量；(2)離子傳導(dǎo)， 微波的電場使反應(yīng)物或介質(zhì)中的自由離子產(chǎn)生運(yùn)動，從而迅速加熱。根據(jù)機(jī)理(2)，離子液體是非常適合微波的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)將叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1 1. 05 1 2的摩爾比混合，置于微波反應(yīng)器中進(jìn)行微波反應(yīng)，調(diào)節(jié)微波功率為100W 400W，加熱溫度為30°C 80°C，反應(yīng)時(shí)間為Imin 15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體。所述商代烴類化合物是碳原子數(shù)為2 18的溴代或氯代直鏈烷烴化合物或溴代或氯代支鏈烷烴化合物。
所述叔胺類化合物為N，N- 二甲基乙醇胺、三甲胺或三乙醇胺；所述鹵代烴類化合物為烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷或十八烷基氯。 進(jìn)一步的，所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1 1. 05 1 1. 2的摩爾比混合，可以提高原料的利用率，提高經(jīng)濟(jì)效益。更為優(yōu)選的，叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 1的摩爾比混合。進(jìn)一步的，所述微波溫度為50°C 60°C;若溫度太低，反應(yīng)時(shí)間延長，溫度過高，反應(yīng)過于劇烈，不宜控制，產(chǎn)物收率也較低。進(jìn)一步的，所述微波功率為250W 350W。進(jìn)一步的，所述反應(yīng)時(shí)間為6min lOmin。本發(fā)明的微波反應(yīng)還可以采用微波間歇輻射加熱方式，即以每反應(yīng)30s然后停止 30s為1次反應(yīng)，反應(yīng)次數(shù)為1次 15次。優(yōu)選的，間歇輻射加熱時(shí)的反應(yīng)次數(shù)為9次 13次時(shí)產(chǎn)物收率也可以達(dá)到88%以
合成路線如下(X表示Cl或Br)
權(quán)利要求
1.一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，其特征在于將叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 05 1:2的摩爾比混合，置于微波反應(yīng)器中進(jìn)行微波反應(yīng)，調(diào)節(jié)微波功率為100W 400W，加熱溫度為30°C 80°C，反應(yīng)時(shí)間為Imin 15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鹵代烴類化合物是碳原子數(shù)為2 18 的溴代或氯代直鏈烷烴化合物或溴代或氯代支鏈烷烴化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物為N，N-二甲基乙醇胺、 三甲胺或三乙醇胺；所述鹵代烴類化合物為烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷或十八烷基氯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 05 1:1. 2的摩爾比混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以 1:1. 1的摩爾比混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微波溫度為50°C 60°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微波功率為250W 350W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)時(shí)間為6min lOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微波反應(yīng)以每反應(yīng)30s然后停止30s 為1次反應(yīng)，反應(yīng)次數(shù)為1次 15次。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)次數(shù)為9次 13次。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，即在微波輻射加熱條件下將叔胺類化合物(N,N-二甲基乙醇胺、三甲胺或三乙醇胺)和鹵代烴類化合物(烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷、十八烷基氯)以1∶1.05～1∶2的摩爾比混合，置于微波反應(yīng)器中進(jìn)行微波反應(yīng)，調(diào)節(jié)微波功率為100W～400W，加熱溫度為30℃～80℃，反應(yīng)時(shí)間為1min～15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體；所述鹵代烴類化合物為氯代烴類化合物或溴代烴類化合物。本發(fā)明制備方法簡單，除反應(yīng)原料之外不加入任何溶劑，即可簡單、高效、快速，經(jīng)濟(jì)地制備出較高純度的季銨鹽離子液體。
文檔編號C07C209/12GK102344377SQ201110219519
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者萬小芳, 李友明, 陳威 申請人:華南理工大學(xué)