專利名稱：微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法
技術領域：
本發 明涉及季銨鹽離子液體的合成工藝，具體涉及微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法。
背景技術：
聚合反應中常用的有機溶劑由于溶劑分離回收成本大，并且給人體健康、環境帶來危害等缺陷，制約了溶液聚合的進一步發展。因此尋求反應速率高、溶解度大(增大單體濃度和生產能力)、鏈轉移常數小、易于回收利用的新溶劑已引起學術界和工業界的極大關注。離子液體是一種能在低溫下(< 100°C)保持液態的鹽。離子液體是完全由離子構成的液體，它具有諸多優良性質物理和化學穩定性高、蒸汽壓低、不易揮發、無毒、不易燃易爆、不易氧化，與多種有機溶劑相容等。雖然現在未見離子液體回收再利用的大量報道， 但是其較高的沸點使其具備了回收利用的潛力。截至今日，多種離子液體已被研制，并應用于溶解天然高分子物質以及天然高分子物質的均相改性。近十年來離子液體也廣泛應用于電化學、化工分離、有機合成以及材料制備等方面的研究和開發，已成為各種聚合反應研究的重要課題。作為聚合反應的溶劑，離子液體對聚合反應速率、分子量、聚合物的結構性能都有一定影響。自上世紀80年代以來離子液體已成為各國有機合成和分離專家的研究熱點。目前，離子液體的制備多采用傳統的加熱方法。利用傳統加熱法反應時，離子液體的合成非常耗時，而且在鹵代烴過量很多時(過量10 400%)，才能達到較高的收率。這種方法不但給產品的提純帶來困難，需要大量的有機溶劑萃取，而且造成了能源和昂貴的鹵代烴的浪費， 使離子液體的綠色性打了折扣。目前對離子液體的合成與應用的研究多集中在咪唑類離子液體上，如纖維素在咪唑類離子液體中的均相接枝共聚等。但由于咪唑類離子液體對酸堿十分敏感，堿的加入會使咪唑環斷裂，破壞其結構，導致有酸堿參與的反應無法進行。
發明內容
為解決上述相關技術存在的缺陷和不足，本發明提供一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，在微波輻射加熱反應條件下，可以不加入除反應原料之外的溶劑，簡單、高效、快速，經濟地制備出較高純度的季銨鹽離子液體。微波輔助合成法是一種利用微波加熱催化反應的方法，與傳統方法相比，它能夠大大減少反應時間和提高產品得率。微波加熱主要機理是(1)偶極轉動，有很高介電常數的反應物或反應介質在與微波的振蕩電場達到一樣振蕩頻率時產生熱量；(2)離子傳導， 微波的電場使反應物或介質中的自由離子產生運動，從而迅速加熱。根據機理(2)，離子液體是非常適合微波的應用。本發明的目的通過下述技術方案得以實現將叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1 1. 05 1 2的摩爾比混合，置于微波反應器中進行微波反應，調節微波功率為100W 400W，加熱溫度為30°C 80°C，反應時間為Imin 15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體。所述商代烴類化合物是碳原子數為2 18的溴代或氯代直鏈烷烴化合物或溴代或氯代支鏈烷烴化合物。
所述叔胺類化合物為N，N- 二甲基乙醇胺、三甲胺或三乙醇胺；所述鹵代烴類化合物為烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷或十八烷基氯。 進一步的，所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1 1. 05 1 1. 2的摩爾比混合，可以提高原料的利用率，提高經濟效益。更為優選的，叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 1的摩爾比混合。進一步的，所述微波溫度為50°C 60°C;若溫度太低，反應時間延長，溫度過高，反應過于劇烈，不宜控制，產物收率也較低。進一步的，所述微波功率為250W 350W。進一步的，所述反應時間為6min lOmin。本發明的微波反應還可以采用微波間歇輻射加熱方式，即以每反應30s然后停止 30s為1次反應，反應次數為1次 15次。優選的，間歇輻射加熱時的反應次數為9次 13次時產物收率也可以達到88%以
合成路線如下(X表示Cl或Br)
權利要求
1.一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，其特征在于將叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 05 1:2的摩爾比混合，置于微波反應器中進行微波反應，調節微波功率為100W 400W，加熱溫度為30°C 80°C，反應時間為Imin 15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述鹵代烴類化合物是碳原子數為2 18 的溴代或氯代直鏈烷烴化合物或溴代或氯代支鏈烷烴化合物。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物為N，N-二甲基乙醇胺、 三甲胺或三乙醇胺；所述鹵代烴類化合物為烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷或十八烷基氯。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以1:1. 05 1:1. 2的摩爾比混合。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述叔胺類化合物和鹵代烴類化合物以 1:1. 1的摩爾比混合。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述微波溫度為50°C 60°C。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述微波功率為250W 350W。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述反應時間為6min lOmin。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述微波反應以每反應30s然后停止30s 為1次反應，反應次數為1次 15次。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于所述反應次數為9次 13次。
全文摘要
本發明提供一種微波輻射加熱合成季銨鹽離子液體的方法，即在微波輻射加熱條件下將叔胺類化合物(N,N-二甲基乙醇胺、三甲胺或三乙醇胺)和鹵代烴類化合物(烯丙基氯、氯代正丁烷、溴代正丁烷、十八烷基氯)以1∶1.05～1∶2的摩爾比混合，置于微波反應器中進行微波反應，調節微波功率為100W～400W，加熱溫度為30℃～80℃，反應時間為1min～15min，得到粗品，除去粗品中殘余的鹵代烴類化合物后，即得到以鹵素為陰離子的季銨鹽離子液體；所述鹵代烴類化合物為氯代烴類化合物或溴代烴類化合物。本發明制備方法簡單，除反應原料之外不加入任何溶劑，即可簡單、高效、快速，經濟地制備出較高純度的季銨鹽離子液體。
文檔編號C07C209/12GK102344377SQ201110219519
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者萬小芳, 李友明, 陳威 申請人:華南理工大學