[发明专利]1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于咪唑类离子液体制备方法技术领域，涉及一种1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体的制备方法。

背景技术

咪唑型离子液体是由咪唑阳离子和无机酸（或有机酸）的阴离子构成的室温熔融盐，也是离子液体领域研究的最多的一类，被广泛应用于电化学、催化反应、能源、环境、材料制备、医药及纤维素的溶解再生领域，并展现了诱人的应用前景。如：1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[amim]Cl）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([emim]Ac)已被证实是纤维素的直接溶剂，有望作为绿色可再生的纤维素溶剂而替代传统的高污染纤维素溶剂。

除了应用方面的探索，科技工作者在咪唑类离子液体的合成方法和制备工艺方面也做了大量的研究。咪唑类离子液体的制备方法常规上分为一步法和两步法。其中，一步法制得的离子液体中，阴离子一般是卤素离子或硫酸酯阴离子；二步法主要是在一步法的基础上，采用合适的溶剂或工艺进行阴离子交换，用非卤素阴离子替代卤素阴离子，得到目标产物。

随着应用探索的发展，制备非卤素型离子液体的需要愈来愈必要，制备方法的开发也愈来愈向造价低、工艺简单、节能环保的方面进行。以[emim]Ac为例，最早是以N-甲基咪唑与溴乙烷反应制得1-乙基-3-甲基咪唑溴盐（[emim]Br），然后[emim]Br在水-甲醇溶剂体系中与醋酸银（AgAc）反应制得[emim]Ac。虽然该方法制备出的[emim]Ac纯度很高，但由于有银盐参与致使制备成本过高；在此方法的基础上，为降低制备成本，发展了用醋酸钠（NaAc）或醋酸钾（KAc）代替AgAc，以丙酮（或甲醇、乙醇）为溶剂的制备方法，但存在固液两相反应产率太低，纯度不高；还有以醋酸铅（PbAc）代替AgAc，以乙醇为溶剂制备的方法，虽然该方法的产率和纯度较使用钠盐或钾盐的高，但由于含有难以分离的铅盐而未能广泛应用。

还有一种以酸性离子液体前驱体与碳酸二酯反应制备咪唑性离子液体的方法，制备出的离子液体中不含其它金属阳离子，相对于离子交换法，得到的目标离子液体纯度很高；该方法涉及的阴离子为氯离子、溴离子、碘离子、硝酸根离子、醋酸根离子、草酸根离子、硫酸根离子、硫酸氢根离子、氟硼酸根离子、磷酸根离子、磷酸氢根、磷酸二氢根离子中的一种，反应需要在反应釜中进行，反应控制温度120℃～200℃。专利号为ZL200910041805.X，专利名称为：一种咪唑型离子液体的制备方法，公开了以取代咪唑和碳酸酯反应制得咪唑碳酸酯盐，再将咪唑碳酸酯盐与对应的无机或有机酸进行阴离子交换制得目标离子液体，其涉及的阴离子为：F^-、Cl^-、Br^-、I^-、或Rf为碳原子数l～6的氟代烷基，该制备方法需要使用溶剂，如：四氢呋喃，还需要相转移催化剂及反应釜，反应温度为100℃～150℃，温度过高会使目标离子液体的颜色变深，有机杂质含量增加，而催化剂或相转移催化剂的引入也会使目标产物中存在相应的杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体的制备方法，无需额外溶剂、催化剂及反应釜就能够在常压低温条件下制备出1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体。

本发明所采用的技术方案是，1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别称取1-取代基咪唑、碳酸二甲酯及冰醋酸；

步骤2、将步骤1中称取的1-取代基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，经反应得到1-取代基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；

步骤3、将步骤1中称取的冰醋酸加入三口烧瓶中，冰醋酸与经步骤2得到的1-取代基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应，得到1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体；

步骤4、将经步骤3制备出的1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体用高真空蒸馏装置进行纯化，得到纯化后的1-取代基-3-甲基咪唑醋酸盐型离子液体。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下方法实施：

按物质的量比为1：1～1.1：1～1.1分别称取1-取代基咪唑、碳酸二甲酯及冰醋酸。

步骤2具体按照以下方法实施：

步骤2.1、将步骤1中称取的1-取代基咪唑倒入三口烧瓶内；

步骤2.2、将恒压漏斗、冷凝管及温度计分别连接到三口烧瓶的三个瓶口上，连接好离子液体制备装置；