一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔離子液體的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔離子液體 一技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)鹽的低共熔離子液體的制備方法，屬于離子液體及其制備 領(lǐng)域。本方法適用于以?xún)?nèi)鹽、多元醇和多氫鍵化合物為原料，在常壓下合成目標(biāo)化合物的場(chǎng) 合。 二【背景技術(shù)】
[0002] 離子液體是指全部由離子組成的液體。室溫離子液體是在常溫下或常溫附近的時(shí) 候呈液態(tài)，并由離子構(gòu)成的物質(zhì)。傳統(tǒng)的離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu) 成的鹽類(lèi)。因其蒸汽壓低，熱穩(wěn)定性好，電化學(xué)窗口寬，電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，被視作良好的催化 劑和溶劑，從而被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，報(bào)道了一些由中性分子與離子化合物混 合形成的低共熔體系，被稱(chēng)為低共熔溶劑。低共熔溶劑是指由一定化學(xué)計(jì)量比的氫鍵受體 (如季銨鹽)和氫鍵給體(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)組合而成的兩組分或三組分低共 熔混合物。在低共熔溶劑中，陰陽(yáng)離子之間的作用力為庫(kù)侖力，其大小與陰陽(yáng)離子的電荷數(shù) 量及半徑有關(guān)，離子半徑越大，它們之間的作用力越小，這種離子化合物的熔點(diǎn)就越低。或 者在陰陽(yáng)離子中有能形成強(qiáng)烈氫鍵的組分存在，從而導(dǎo)致熔點(diǎn)降低。低共熔溶劑的物理化 學(xué)性質(zhì)與離子液體非常相似，也可以歸為一類(lèi)新型離子液體或離子液體類(lèi)似物。低共熔溶 劑作為一類(lèi)新型溶劑，它除了具有傳統(tǒng)離子液體的優(yōu)點(diǎn)外，它更具有制備簡(jiǎn)便、成本低、毒 性低、溶解性好、不易揮發(fā)等特點(diǎn)，因而它被廣泛地關(guān)注和研究。
[0003]已報(bào)道的低共熔溶劑還存在一些缺陷，比如:含有氯離子等鹵素離子對(duì)不銹鋼等 金屬設(shè)備腐蝕嚴(yán)重;催化劑對(duì)空氣或水的穩(wěn)定性較差等;具有吸濕性，極易潮解，分解并釋 放出三甲胺。
[0004] 本發(fā)明涉及的基于內(nèi)鹽的低共熔離子液體不同于已報(bào)道的合成方法，采用的內(nèi)鹽 中，既有氫鍵供體，也有氫鍵受體，與多元醇、多氫鍵化合物同時(shí)作用、協(xié)同作用，整個(gè)體系 中不含氯離子等鹵素，對(duì)金屬設(shè)備特別是不銹鋼設(shè)備安全可靠。 三
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔型離子液體的制備方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔離子液體的制 備方法，關(guān)鍵技術(shù)是采用至少含有一個(gè)羥乙基的分子內(nèi)鹽，結(jié)構(gòu)中既有氫鍵供體，也有氫鍵 受體，與另外兩個(gè)氫鍵供體多元醇、多氫鍵化合物同時(shí)作用、協(xié)同作用，在常壓下加熱、攪拌 得到透明液體，干燥后即為目標(biāo)低共熔離子液體;整個(gè)體系中不含氯離子等鹵素，低共熔物 質(zhì)對(duì)空氣和水都很穩(wěn)定。
[0007] 本發(fā)明所用的含有一個(gè)羥乙基的分子內(nèi)鹽，結(jié)構(gòu)如式(1):
[0009] 式（I)中，Rhfo可以同時(shí)，或者分別是氫、甲基、乙基、丁基、羥乙基、苯基中的任意 一個(gè)取代基；
[0010] 所用的如式（1)結(jié)構(gòu)的含有一個(gè)羥乙基的分子內(nèi)鹽可直接購(gòu)買(mǎi)商品試劑或參考文 獻(xiàn)自制（Industrial&Engineering Chemistry Research. 2006，45(24):7982-7984) 〇
[0011] 本發(fā)明所用的多元醇為乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、季戊四醇中的 任意一個(gè);多氫鍵化合物為乙酰胺、草酸、尿素中的任意一個(gè)。
[0012] 本發(fā)明所述低共熔離子液體的制備方法是將羥乙基內(nèi)鹽、多元醇和多氫鍵化合物 三種原料按比例混合、加熱、攪拌得到透明液體，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)品。
[0013] 本發(fā)明所述羥乙基內(nèi)鹽、多元醇和多氫鍵化合物的摩爾比1:1 :n，n = l~4。
[0014] 本發(fā)明所述加熱的溫度為90~120°C。
[0015] 本發(fā)明所述加熱的時(shí)間為0.5~3小時(shí)
[0016] 本發(fā)明所述干燥方法可以采用常壓干燥、負(fù)壓干燥兩種方式，常壓干燥的溫度為 80~120°C，時(shí)間為2~12小時(shí)；負(fù)壓干燥真空度為0.1~l.OMPa，溫度為60~80°C，時(shí)間為2 ~12小時(shí)。
[0017] 本發(fā)明所述的一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔離子液體，可以應(yīng)用于納米材料的合 成、介孔材料的合成、天然纖維素的溶解、生物活性成分的提取分離、有機(jī)合成的反應(yīng)介質(zhì)、 氣體吸收。
[0018] 依據(jù)本發(fā)明提供的一種基于內(nèi)鹽的三組分低共熔離子液體的合成方法，其技術(shù)關(guān) 鍵是采用至少含有一個(gè)羥乙基的分子內(nèi)鹽，結(jié)構(gòu)中既有氫鍵供體，也有氫鍵受體，與另兩個(gè) 氫鍵供體多元醇和多氫鍵化合物同時(shí)作用、協(xié)同作用，在常壓下加熱、攪拌得到透明液體， 干燥后即為目標(biāo)低共熔離子液體。
[0019]有益效果
[0020] (1)本發(fā)明提供的低共熔離子液體的制備設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝流程較少，后處理方便， 無(wú)需復(fù)雜的分離提純;原料成本低，來(lái)源廣泛;反應(yīng)過(guò)程中不使用有機(jī)溶劑，產(chǎn)品純度高，無(wú) 任何三廢排放，是原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0021] (2)采用至少含有一個(gè)羥乙基的分子內(nèi)鹽，結(jié)構(gòu)中既有氫鍵供體，也有氫鍵受體， 與另兩個(gè)氫鍵供體多元醇和多氫鍵化合物同時(shí)作用、協(xié)同作用，三種物質(zhì)可以提供1個(gè)氫鍵 受體中心、3個(gè)氫鍵供體中心，比傳統(tǒng)甜菜堿型低共熔體系穩(wěn)定性高，不會(huì)在空氣或潮氣中 分解?？梢杂糜谒喾磻?yīng)體系，在清潔生產(chǎn)中用作有機(jī)合成反應(yīng)、納米材料制備的介質(zhì)。
[0022] (3)與傳統(tǒng)的氯化膽堿或其它季銨鹽鹵化物組成的低供體體系相比，本發(fā)明提供 的低共熔物質(zhì)整個(gè)體系中不含氯離子等鹵素，對(duì)金屬設(shè)備特別是不銹鋼設(shè)備安全可靠，可 以耐受長(zhǎng)時(shí)間的加熱，對(duì)酸、堿均很穩(wěn)定，在工業(yè)生產(chǎn)中適用于酸、堿催化的合成反應(yīng)體系， 以及天然纖維素的溶解、水解。 四【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，其目的是能夠更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。但 是實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明權(quán)利要求范圍 內(nèi)做出的改進(jìn)和調(diào)整也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利和保護(hù)范圍。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]將式（2)結(jié)構(gòu)內(nèi)鹽18.322克（0.1111〇1)、9.209克（0.1111〇1)丙三醇和5.907克 (0. lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，120°C下攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)，然后將燒杯置入真空干燥箱 中，在真空度為0.1 MPa，溫度為60°C，負(fù)壓干燥12小時(shí)，得到透明無(wú)色液體，產(chǎn)率接近100 %。 其在室溫下(20°C)為無(wú)色透明液體。
[0027] 實(shí)施例2
[0028]將式（2)結(jié)構(gòu)內(nèi)鹽18.322克（0· lmol)、9· 209 克（0· lmol)丙三醇和5.907克 (0. lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，90°C下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，然后將燒杯置入真空干燥箱中， 在真空度為0.1 MPa，溫度為60°C，負(fù)壓干燥4小時(shí)，得到透明無(wú)色液體，產(chǎn)率接近100%。其在 室溫下(20°C)為無(wú)色透明液體。
[0029] 實(shí)施例3
[0030]將式（3)結(jié)構(gòu)內(nèi)鹽22.728克（0· lmol)、9· 209克（0· lmol)丙三醇和5.907克 (0 . lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，90°C下攪拌反應(yīng)2.5小時(shí)，然后將燒杯置入真空干燥箱 中，在真空度為0.5M