[发明专利]含N－烷基吡咯烷酮基团的Brφnsted酸性离子液体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及含N-烷基吡咯烷酮为阳离子基团的Brnsted(布朗斯特)酸性离子液体及其制备方法和应用。

背景技术

离子液体(ionic liquids)又称为室温离子液体(room temperature ionic liquid)、室温熔融盐(room temperature molten salts)、有机离子液体等，简称RTILs，是指仅由离子组成在室温或或接近室温下为液体的盐。离子液体中只存在阴阳离子，没有中性分子，其主要特点是阳离子较大且不对称，阴离子较小。当前研究的离子液体按阳离子可分为：烷基季铵离子；烷基季磷离子；1，3-二烷基取代的咪唑类离子；N-烷基取代的吡啶离子。按阴离子来分可分为：金属类(如：AlCl₄^-、CuC₂^-等)和非金属类(如：BF₄^-、PF₆^-、NO₃^-、SbF₆^-、ClO₄^-、CF₃SO₃^-、C₃F₇COO^-、C₄F₉SO₃^-、CF₃COO^-等)。按Lewis酸性可分为：可调酸碱性的离子液体(如AlC₄^-)和中性的离子液体(如BF₄^-、PF₆^-、NO₃^-、SbF₆^-、ClO₄^-等)。离子液体几乎没有蒸汽压；热稳定好(最高可达300～400℃)；具有良好的导电性；对有机化合物、无机化合物、金属有机化合物、气体(H₂，CO，O₂等)有广泛的溶解性；也可以与有机溶剂、水混溶或不溶形成均相、两相或多相反应体系；最引人注意的是其极性，亲水、亲酯性可以通过改变烷基碳链的长短和选择不同的负离子进行调节，因此又被称为可设计的溶剂，这些特点使得离子液体成为兼有液体与固体功能与特性的“固体”液体(solid liquid)。离子液体作为新的绿色溶剂在有机合成、新材料、电化学等研究领域中得到了广泛应用。主要应用有：1、作为绿色溶剂用于各种化学反应中，取代易挥发的有机溶剂，易于分离，减少环境污染；2、作为催化剂或各种催化剂的载体，提高催化效率，减少催化剂的用量；3、提高化学反应的活性和选择性，缩短反应时间，降低能源消耗；4、用作液体电解质等电化学材料等。但是上述常见的离子液体由于原料成本高，合成路线复杂，产率低等原因限制了其应用范围。

尽管二烷基咪唑离子液体在有机合成、新材料、电化学等研究领域中具有广泛的应用价值，但是由于其前体甲基咪唑的价格相当昂贵，目前尚无大规模工业生产，市场供应量很小。另外，甲基咪唑类化合物有一定的毒性，其环境相容性也开始受到人们的质疑。因此，发现和研究价格相对低廉，对环境更为友好并更为独特物理化学性质的适合作为离子液体前体具有极为重要的研究和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含N-烷基吡咯烷酮基团的Brnsted酸性离子液体及其制备方法和用途。

本发明提供的技术方案是：一种含N-烷基吡咯烷酮基团的Brnsted酸性离子液体，它的化学结构式用(I)表示：

其中R代表含有1-8个碳原子的烷基或羟乙基，X-代表Brnsted酸的阴离子基团。

式I化合物的离子液体中，  R选自甲基，乙基、羟乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、异己基、环己基、辛基或异辛基中的一种。