一種基于內鹽的三組分低共熔離子液體的制作方法
【專利說明】一種基于內鹽的三組分低共熔離子液體 一技術領域
[0001] 本發明涉及一種基于內鹽的低共熔離子液體的制備方法，屬于離子液體及其制備 領域。本方法適用于以內鹽、多元醇和多氫鍵化合物為原料，在常壓下合成目標化合物的場 合。 二【背景技術】
[0002] 離子液體是指全部由離子組成的液體。室溫離子液體是在常溫下或常溫附近的時 候呈液態，并由離子構成的物質。傳統的離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構 成的鹽類。因其蒸汽壓低，熱穩定性好，電化學窗口寬，電導率高等優點，被視作良好的催化 劑和溶劑，從而被廣泛地應用于各個領域。近年來，報道了一些由中性分子與離子化合物混 合形成的低共熔體系，被稱為低共熔溶劑。低共熔溶劑是指由一定化學計量比的氫鍵受體 (如季銨鹽)和氫鍵給體(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)組合而成的兩組分或三組分低共 熔混合物。在低共熔溶劑中，陰陽離子之間的作用力為庫侖力，其大小與陰陽離子的電荷數 量及半徑有關，離子半徑越大，它們之間的作用力越小，這種離子化合物的熔點就越低。或 者在陰陽離子中有能形成強烈氫鍵的組分存在，從而導致熔點降低。低共熔溶劑的物理化 學性質與離子液體非常相似，也可以歸為一類新型離子液體或離子液體類似物。低共熔溶 劑作為一類新型溶劑，它除了具有傳統離子液體的優點外，它更具有制備簡便、成本低、毒 性低、溶解性好、不易揮發等特點，因而它被廣泛地關注和研究。
[0003]已報道的低共熔溶劑還存在一些缺陷，比如:含有氯離子等鹵素離子對不銹鋼等 金屬設備腐蝕嚴重;催化劑對空氣或水的穩定性較差等;具有吸濕性，極易潮解，分解并釋 放出三甲胺。
[0004] 本發明涉及的基于內鹽的低共熔離子液體不同于已報道的合成方法，采用的內鹽 中，既有氫鍵供體，也有氫鍵受體，與多元醇、多氫鍵化合物同時作用、協同作用，整個體系 中不含氯離子等鹵素，對金屬設備特別是不銹鋼設備安全可靠。 三
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種基于內鹽的三組分低共熔型離子液體的制備方法。
[0006] 實現本發明目的的技術解決方案為:一種基于內鹽的三組分低共熔離子液體的制 備方法，關鍵技術是采用至少含有一個羥乙基的分子內鹽，結構中既有氫鍵供體，也有氫鍵 受體，與另外兩個氫鍵供體多元醇、多氫鍵化合物同時作用、協同作用，在常壓下加熱、攪拌 得到透明液體，干燥后即為目標低共熔離子液體;整個體系中不含氯離子等鹵素，低共熔物 質對空氣和水都很穩定。
[0007] 本發明所用的含有一個羥乙基的分子內鹽，結構如式(1):
[0009] 式（I)中，Rhfo可以同時，或者分別是氫、甲基、乙基、丁基、羥乙基、苯基中的任意 一個取代基；
[0010] 所用的如式（1)結構的含有一個羥乙基的分子內鹽可直接購買商品試劑或參考文 獻自制（Industrial&Engineering Chemistry Research. 2006，45(24):7982-7984) 〇
[0011] 本發明所用的多元醇為乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、季戊四醇中的 任意一個;多氫鍵化合物為乙酰胺、草酸、尿素中的任意一個。
[0012] 本發明所述低共熔離子液體的制備方法是將羥乙基內鹽、多元醇和多氫鍵化合物 三種原料按比例混合、加熱、攪拌得到透明液體，干燥后得到目標產品。
[0013] 本發明所述羥乙基內鹽、多元醇和多氫鍵化合物的摩爾比1:1 :n，n = l~4。
[0014] 本發明所述加熱的溫度為90~120°C。
[0015] 本發明所述加熱的時間為0.5~3小時
[0016] 本發明所述干燥方法可以采用常壓干燥、負壓干燥兩種方式，常壓干燥的溫度為 80~120°C，時間為2~12小時；負壓干燥真空度為0.1~l.OMPa，溫度為60~80°C，時間為2 ~12小時。
[0017] 本發明所述的一種基于內鹽的三組分低共熔離子液體，可以應用于納米材料的合 成、介孔材料的合成、天然纖維素的溶解、生物活性成分的提取分離、有機合成的反應介質、 氣體吸收。
[0018] 依據本發明提供的一種基于內鹽的三組分低共熔離子液體的合成方法，其技術關 鍵是采用至少含有一個羥乙基的分子內鹽，結構中既有氫鍵供體，也有氫鍵受體，與另兩個 氫鍵供體多元醇和多氫鍵化合物同時作用、協同作用，在常壓下加熱、攪拌得到透明液體， 干燥后即為目標低共熔離子液體。
[0019]有益效果
[0020] (1)本發明提供的低共熔離子液體的制備設備簡單、工藝流程較少，后處理方便， 無需復雜的分離提純;原料成本低，來源廣泛;反應過程中不使用有機溶劑，產品純度高，無 任何三廢排放，是原子經濟反應，適合工業化生產。
[0021] (2)采用至少含有一個羥乙基的分子內鹽，結構中既有氫鍵供體，也有氫鍵受體， 與另兩個氫鍵供體多元醇和多氫鍵化合物同時作用、協同作用，三種物質可以提供1個氫鍵 受體中心、3個氫鍵供體中心，比傳統甜菜堿型低共熔體系穩定性高，不會在空氣或潮氣中 分解。可以用于水相反應體系，在清潔生產中用作有機合成反應、納米材料制備的介質。
[0022] (3)與傳統的氯化膽堿或其它季銨鹽鹵化物組成的低供體體系相比，本發明提供 的低共熔物質整個體系中不含氯離子等鹵素，對金屬設備特別是不銹鋼設備安全可靠，可 以耐受長時間的加熱，對酸、堿均很穩定，在工業生產中適用于酸、堿催化的合成反應體系， 以及天然纖維素的溶解、水解。 四【具體實施方式】
[0023] 下面的實施例對本發明做進一步說明，其目的是能夠更好理解本發明的內容。但 是實施例不以任何方式限制本發明的范圍。本專業領域的技術人員在本發明權利要求范圍 內做出的改進和調整也應屬于本發明的權利和保護范圍。
[0024] 實施例1
[0025]將式（2)結構內鹽18.322克（0.1111〇1)、9.209克（0.1111〇1)丙三醇和5.907克 (0. lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，120°C下攪拌反應0.5小時，然后將燒杯置入真空干燥箱 中，在真空度為0.1 MPa，溫度為60°C，負壓干燥12小時，得到透明無色液體，產率接近100 %。 其在室溫下(20°C)為無色透明液體。
[0027] 實施例2
[0028]將式（2)結構內鹽18.322克（0· lmol)、9· 209 克（0· lmol)丙三醇和5.907克 (0. lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，90°C下攪拌反應2小時，然后將燒杯置入真空干燥箱中， 在真空度為0.1 MPa，溫度為60°C，負壓干燥4小時，得到透明無色液體，產率接近100%。其在 室溫下(20°C)為無色透明液體。
[0029] 實施例3
[0030]將式（3)結構內鹽22.728克（0· lmol)、9· 209克（0· lmol)丙三醇和5.907克 (0 . lmol)乙酰胺加入50mL燒杯中，90°C下攪拌反應2.5小時，然后將燒杯置入真空干燥箱 中，在真空度為0.5M