[发明专利]一种酸性氮杂冠醚离子液体的制备方法

说明书

技术领域

 本专利涉及一种室温型离子液体的制备方法，特别是一种用酸性氮杂冠醚、钾盐和质子酸制备的室温型离子液体。

背景技术

离子液体由带正电的离子和带负电的离子组成，现在多指在低于100摄氏度时呈液体状态的熔盐。在离子液体里没有电中性的分子，100%是阴离子和阳离子，在负100摄氏度至200摄氏度之间均呈液体状态，具有良好的热稳定性（分解温度达300摄氏度）和导电性，在很大程度上允许动力学控制；对大多数无机物、有机物和高分子材料来说，离子液体是一种优良的溶剂；表现出酸性及超强酸性质，使得它不仅可以作为溶剂使用，而且还可以作为某些反应的催化剂使用，这些催化活性的溶剂避免了额外的可能有毒的催化剂或可能产生大量废弃物的缺点；离子液体一般不会成为蒸汽（非挥发性或“零”蒸汽压），所以在化学实验过程中不会产生对大气造成污染的有害气体，这是离子液体被认为是绿色溶剂的重要依据；价格相对便宜，多数离子液体对水具有稳定性，容易在水相中制备得到；离子液体还具有优良的可设计性,可以通过分子设计获得特殊功能的离子液体。总之，离子液体的无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反复多次循环使用、使用方便等优点，是传统挥发性溶剂的理想替代品，它有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，为名副其实的、环境友好的绿色溶剂。适合于当前所倡导的清洁技术和可持续发展的要求,已经越来越被人们广泛认可和接受。此外，离子液体还具有以下优点：强的静电场（这是区别于分子型介质与材料的重要特征）；宽的电化学窗口（可达5V-7V），这意味着在如此宽的范围内，离子液体可以不发生电化学反应，即降解，这是通常的电解液所不具备的特性；良好的离子导电（25ms/cm）和导热性，高热容及热能存储密度。

离子液体已经在诸如聚合反应、选择性烷基化和胺化反应、酰基化反应、酯化反应、化学键的重排反应、室温和常压下的催化加氢反应、烯烃的环氧化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面得到应用，并显示出反应速率快、转化率高、反应的选择性高、催化体系可循环重复使用等优点。此外，离子液体在溶剂萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、地质样品的溶解、核燃料和核废料的分离与处理等方面也显示出潜在的应用前景。

冠醚类离子液体与传统的咪唑类离子液体不同，由于冠醚与阳离子的作用使得其阴离子具有更强的亲核性或碱性。现已公开的冠醚类离子液体仅有美国的一个专利和中国发明专利申请（200910252353.X）。前述两类冠醚类离子液体，其熔点都比较高，此类离子液体在催化有机反应的应用发表于欧洲化学杂志（Chem. Eur. J. 2011, 17, 8731 – 8738）。

发明内容

本发明提供了一种简单的新的室温酸性氮杂冠醚离子液体的制备方法和用这种方法制备的室温型离子液体。

本发明的一种酸性氮杂冠醚离子液体的制备方法是将0.1摩尔的钾盐、质子酸和酸性氮杂冠醚混合物溶于50 mL水中，室温下搅拌24h，除去水，干燥24h处理后得到纯净的室温型离子液体，其中：所述的酸性氮杂冠醚为aa[18-C-6]；钾盐：质子酸：酸性氮杂冠醚的摩尔比 = 1∶1∶1。

采用前述方法可制备室温型的酸性氮杂冠醚离子液体，其结构参见式一。

式一 酸性氮杂冠醚的结构和组成

本发明的酸性氮杂冠醚离子液体室温下均为液体，有比有机酸更强的酸性。

具体实施方式

以下提供本发明的实施例。

实施例1

取酸性氮杂冠醚aa[18-C-6]（6mmol），溴化钾（6mmol），氢溴酸（6mmol，40-48%）混合于40mL蒸馏水中，室温下搅拌24h，旋蒸除去水，70℃真空干燥24h得到纯净的淡黄色离子液体1，熔点2^oC，分解点207^oC。

实施例2

取酸性氮杂冠醚aa[18-C-6]（6mmol），四氟硼酸钾（6mmol），四氟硼酸（6mmol，40%）混合于40mL蒸馏水中，室温下搅拌24h，旋蒸除去水，70℃真空干燥24h得到纯净的淡黄色离子液体2，熔点12^oC，分解点260^oC。

实施例3