[发明专利]一种高纯度冠醚功能化离子液体的合成方法

说明书

一种高纯度冠醚功能化离子液体的合成方法，属于有机合成技术领域，可解决现有冠醚功能化离子液体合成中存在的合成过程复杂、产品纯度低以及不能用于水相中金属离子和有机小分子的回收的问题。首先，苯并冠醚和溴代烷基酸在多聚磷酸的催化作用下发生苯环碳酰化反应，生成中间产物Ⅰ；中间产物Ⅰ和1‑甲基咪唑发生季胺化反应，生成中间产物Ⅱ；将中间产物Ⅱ纯化；将中间产物Ⅱ和双三氟甲磺酰亚胺锂/钠/钾盐（六氟磷酸锂/钠/钾）溶于水中进行阴离子交换，经洗涤、真空干燥，得到产物。采用本发明的方法制备冠醚功能化离子液体操作简单，合成的离子液体纯度高、疏水性好，可用于从水相中选择性萃取分离金属离子和有机物分子。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种高纯度冠醚功能化离子液体的合成方法。

背景技术

冠醚是一种大分子环状化合物，冠醚及其衍生物是主客体化学的重要研究对象，由于其特有的空腔结构以及和金属离子选择性络合、多点配位的能力，在离子识别、相转移催化、同位素分离等领域有广泛的应用。另外，冠醚作为主体分子，可以通过氢键与客体分子如氨基酸、酚类形成非共价复合物，可作为蛋白质的结构探针进行分子识别，也可以用于极性小分子的选择性回收。

离子液体是在绿色化学的框架下发展起来的新型分离介质和软功能材料，具有蒸汽压低、不易挥发、不易燃、稳定性好、电化学窗口宽等优点，由于离子液体独特的性质以及分子中存在特殊的静电、氢键作用力，其作为反应介质在生物质资源化利用、同系物或同位素的分离、催化、电化学等领域表现出良好的应用前景。将冠醚功能化离子液体上可以兼具冠醚和离子液体的优点，进一步提高对目标离子和分子的选择性和效率。如：景燕等公开了一种“萃取锂同位素的方法”（申请号为201510952117.4），该方法采用疏水的冠醚功能化咪唑基离子液体从锂盐水相中萃取分离锂同位素，提高了锂的单级萃取率，且具有良好的锂同位素分离效能，同时还解决了冠醚小分子单独作为萃取剂水溶性的问题，该专利未公开冠醚功能化离子液体的合成方法。王江等发表在《化工学报》上的“新型冠醚功能化离子液体的合成”表明，将冠醚结构引入到离子液体中可以提高离子液体对双酚A的富集效率，该文章报道了１-烯丙基-３-（６′氧代苯并-15-冠-５-己基）咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子的合成方法，合成过程中采用乙醚重结晶、在丙酮中进行阴离子交换，提纯难度大，难以得到高纯度的冠醚功能化离子液体。

目前关于冠醚功能化离子液体合成报道的较少，申请号“201410125062.5”公开了“一种氮杂冠醚离子液体的制备方法”，该发明将钾盐或钠盐与酸和氮杂冠醚混合溶于水和四氢呋喃的混合溶剂中，搅拌后旋蒸去除溶剂，干燥处理即得到纯净的室温离子液体，该离子液体的合成简单，但该离子液体亲水，不能用于水相中金属离子和有机小分子的回收。由于离子液体具有结构、性质可调的优点，将冠醚接枝至离子液体阳离子上可有效避免冠醚小分子的损失，提高螯合物的稳定性，但存在功能化离子液体合成过程复杂、产品纯度低的问题。

发明内容

本发明针对现有冠醚功能化离子液体合成中存在的合成过程复杂、产品纯度低以及不能用于水相中金属离子和有机小分子的回收的问题，提供一种疏水的、高纯度的冠醚功能化离子液体的合成方法。

本发明采用如下技术方案：

一种高纯度冠醚功能化离子液体的合成方法，包括如下步骤：

第一步，Friedel-Crafts酰化反应

以多聚磷酸PPA为催化剂，60℃条件下搅拌10min后，将等摩尔比的苯并冠醚和溴代烷基酸加入，在75℃条件下反应10h，反应完成后，在冰浴条件下，滴加蒸馏水搅拌至PPA完全溶解，以氯仿为萃取剂，对水层连续萃取3-5次，合并萃取液，用饱和碳酸钠溶液洗涤除去溴代烷基酸，再用饱和氯化钠溶液洗涤除去有机层中的无机盐，在萃取液中加入无水硫酸钠干燥，真空抽滤，旋蒸回收氯仿，得到中间产物Ⅰ溴代烷酰基苯并冠醚；

第二步，季胺化反应