烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体及其制备方法.pdf

本发明公开了一种烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体及其制备方法，其离子液体是将1-甲基-3-烷基咪唑溴盐滴加到丁二酰亚胺银盐的水溶液中，室温下搅拌，发生复分解反应，然后过滤，将滤液旋蒸干燥得到；具有以上结构式。本发明的离子液体具有一定的碱性，对CO2具有吸附能力，是一种良好的绿色溶剂；其制备方法简单，制备成本低。

1、  一种烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体，该离子液体是将1-甲基-3-烷基咪唑溴盐滴加到丁二酰亚胺银盐的水溶液中，室温下搅拌，发生复分解反应，然后过滤，将滤液旋蒸干燥得到；具有以下结构式：

其中：R表示C₂-C₁₀的烷基，包括C₂H₅，C₄H₉，C₅H₁₁，C₆H₁₃，C₈H₁₇，C₁₀H₂₁。

2、  一种权利要求1所述离子液体的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步：制备丁二酰亚胺的银盐
取等摩尔比的丁二酰亚胺和硝酸银，溶解在50％的乙醇水溶液中，加热至回流，逐滴滴入与丁二酰亚胺等摩尔且浓度为5mol/L的NaOH水溶液，室温下冷却，并洗涤，避光抽滤至干燥，得到丁二酰亚胺的银盐；
第二步：离子液体的制备
丁二酰亚胺的银盐分散在水中，滴加等摩尔比的1-甲基-3-烷基咪唑溴盐的水溶液，避光搅拌，反应9-11小时，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体。

烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学材料制备技术领域，是一种碱性离子液体及其制备方法，该方法是以丁二酰亚胺和1-甲基-3-烷基咪唑溴为原料，合成由丁二酰亚胺阴离子和1-甲基-3-烷基咪唑阳离子组成的新型离子液体。
技术背景
离子液体是指在室温或接近室温下呈液态的完全由离子构成的化合物。近十几年来，离子液体成为绿色化学研究的热点之一，被称为21世纪的绿色溶剂。众所周知，传统的化学工艺工程中使用的有机溶剂，由于其挥发性会对环境造成很大的污染。因此，离子液体的兴起倍受关注，其显著的优点有：液态范围宽、蒸气压、溶解范围广、电化学窗口大、化学性质可调节及良好的导电性与导热性、良好的透光性与折光率。目前主要应用在：催化和有机合成领域、分离分析领域、电化学领域、纳米材料领域和生命科学领域等。其中组成离子液体的阳离子主要包括：烷基季铵阳离子、烷基季磷阳离子、N-烷基吡咯阳离子、N-烷基吡啶阳离子和二烷基咪唑阳离子等。阴离子主要包括Al₂Cl₇^-、BF₄^-、PF₆^-、SbF₆^-、CF₃SO₃^-、(CF₃SO₃)₂N^-、NO₃^-、CF₃CO₂^-、CH₃CO₂^-等。
发明内容
本发明的目的是提供一种烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体及其制备方法，其离子液体具有一定的碱性，对CO₂具有吸附能力，是一种良好的绿色溶剂；其制备方法简单，制备成本低。
本发明的目的是这样实现的：
一种烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体，其结构式：

其中：R表示C₂-C₁₀的烷基，包括C₂H₅，C₄H₉，C₅H₁₁，C₆H₁₃，C₈H₁₇，C₁₀H₂₁。
上述离子液体的制备方法是：将1-甲基-3-烷基咪唑溴盐滴加到丁二酰亚胺银盐的水溶液中，室温下搅拌，发生复分解反应，然后过滤，将滤液旋蒸干燥得到丁二酰亚胺盐型离子液体；具体包括以下步骤：
第一步：制备丁二酰亚胺的银盐
取等摩尔比的丁二酰亚胺和硝酸银，溶解在50％的乙醇水溶液中，加热至回流，逐滴滴入与丁二酰亚胺等摩尔且浓度为5mol/L的NaOH水溶液，室温下冷却，并洗涤，避光抽滤至干燥，得到丁二酰亚胺的银盐。
第二步：离子液体的制备
丁二酰亚胺的银盐分散在水中，滴加等摩尔比的1-甲基-3-烷基咪唑溴盐的水溶液，避光搅拌，反应9-11小时，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
本发明提供的烷基咪唑丁二酰亚胺离子液体主要有1-甲基-3-乙基咪唑丁二酰亚胺离子液体、1-甲基-3-丁基咪唑丁二酰亚胺离子液体、1-甲基-3-戊基咪唑丁二酰亚胺离子液体、1-甲基-3-己基咪唑丁二酰亚胺离子液体、1-甲基-3-辛基咪唑丁二酰亚胺离子液体、1-甲基-3-癸基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
本发明与现有技术相比具有：
(1)、本发明开发了离子液体的新品种。
(2)、本发明的离子液体具有一定的碱性。
(3)、本发明可以制备不同结构和功能的离子液体。
(4)、本发明以水和乙醇作为溶剂，反应条件温和，降低了生产成本，而且对环境污染少。此外，本发明主要为复分解反应，用到的设备少，操作简单。
(5)、本发明的离子液体对二氧化碳具有一定的吸附效果(最大吸附量为0.2051mol CO₂/1molIL)。
具体实施方案
实施例1
1-甲基-3-乙基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：取丁二酰亚胺2.97g(0.03mol)和硝酸银5.10g(0.03mol)，溶解在50％的乙醇水溶液中，在80-90℃加热回流，用恒压滴液漏斗逐滴滴入5mol/L的NaOH水溶液6ml，有沉淀缓慢析出，待反应完全后，室温冷却，抽滤，依次用50％乙醇和乙醚洗涤，避光抽滤，并真空干燥，得丁二酰亚胺银盐。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银和5.73g(0.03mol)1-甲基-3-乙基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-乙基咪唑溴盐的水溶液，避光搅拌，反应10小时左右，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-乙基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
上述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：1.40(t，3H，CCH₃)，2.02(t，2H，CCH₂C)，2.14(t，2H，CCH₂C)，3.86(s，3H，NCH₃)，4.20(t，2H，CCH₂C)，7.74(s，1H，CCHN)，7.78(s，1H，NCHC)，9.69(s，1H，NCHN)；IR(KBr)：3154，3088，2961，2930，2859，1678，1576，1463，1295，1173，867，730，628cm^-1。
实施例2
1-甲基-3-丁基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：同实施例1。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银盐和6.57g(0.03mol)1-甲基-3-丁基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-丁基咪唑溴盐的水溶液，搅拌，反应11小时，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-丁基咪唑丁二酰离子子液体。
上述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：0.87(t，3H，CCH₃)，1.27(t，2H，CCH₂C)，1.80(t，2H，CCH₂C)，2.01(t，2H，CCH₂C)，2.14(t，2H，CCH₂C)，3.84(s，3H，NCH₃)，4.11(t，2H，NCH₂)，7.73(s，1H，CCHN)，7.82(s，1H，NCHC)，9.65(s，1H，NCHN)；IR(KBr)：3398，3149，3082，2965，2935，2874，1667，1575，1458，1402，1300，1173，873，760，623cm^-1。
实施例3
1-甲基-3-戊基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：同实施例1。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银盐和6.99g(0.03mol)1-甲基-3-戊基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-戊基咪唑溴盐的水溶液，搅拌，反应10小时左右，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-戊基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
上述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：0.86(t，3H，CCH₃)，1.23(t，2H，CCH₂C)，1.24(t，2H，CCH₂C)，1.79(t，2H，CCH₂C)，2.01(t，2H，CCH₂C)，2.14(t，2H，CCH₂C)，3.85(s，3H，NCH₃)，4.15(t，2H，NCH₂)，7.73(s，1H，CCHN)，7.82(s，1H，NCHC)，9.60(s，1H，NCHN)；IR(KBr)：3398，3149，3079，2963，2933，2870，1667，1578，1463，1402，1290，1173，875，768，623cm^-1。
实施例4
1-甲基-3-己基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：同实施例1。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银盐和7.41g(0.03mol)1-甲基-3-己基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-己基咪唑溴盐的水溶液，搅拌，反应10小时左右，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-己基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
所述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：0.85(t，3H，CCH₃)，1.24(t，2H，CCH₂C)，1.24(t，2H，CCH₂C)，1.24(t，2H，CCH₂C)，1.77(t，2H，CCH₂C)，2.01(t，2H，CCH₂C)，2.14(t，2H，CCH₂C)，3.86(s，3H，NCH₃)，4.17(t，2H，NCH₂)，7.74(s，1H，CCHN)，7.80(s，1H，NCHC)，9.57(s，1H，NCHN)；IR：3398，3149，3072，2960，2930，2863，1667，1580，1463，1417，1280，1168，877，776，623cm^-1。
实施例5
1-甲基-3-辛基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：同实施例1。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银盐和8.25g(0.03mol)1-甲基-3-辛基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-辛基咪唑溴盐的水溶液，搅拌，反应10小时左右。除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-辛基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
上述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：0.85(t，3H，CCH₃)，1.24(m，10H，C(CH₂)₂C)，1.77(t，2H，CCH₂C)，2.01(t，2H，CCH₂C)，2.14(t，2H，CCH₂C)，3.88(s，3H，NCH₃)，4.12(t，2H，NCH₂)，7.80(s，1H，CCHN)，7.82(s，1H，NCHC)，9.59(s，1H，NCHN)；IR：3398，3160，3075，2967，2940，2868，1670，1585，1460，1420，1279，1168，877，766，623cm^-1。
实施例6
1-甲基-3-癸基咪唑丁二酰亚胺离子液体的制备
第一步：同实施例1。
第二步：称取6.18g(0.03mol)丁二酰亚胺银盐和9.09g(0.03mol)1-甲基-3-癸基咪唑溴盐，将丁二酰亚胺银盐在30ml蒸馏水中搅拌半小时，逐滴滴加1-甲基-3-癸基咪唑溴盐的水溶液，搅拌，反应9小时，除去黄色沉淀，取滤液，旋蒸除水，真空干燥，得到1-甲基-3-癸基咪唑丁二酰亚胺离子液体。
上述离子液体的表征数据如下：¹H NMR(DMSO，500HZ)δ：0.87(t，3H，CCH₃)，1.25(m，14H，C(CH₂)₇C)，1.75(t，2H，CCH₂C)，2.01(t，2H，CCH₂C)，2.13(t，2H，CCH₂C)，3.84(s，3H，NCH₃)，4.11(t，2H，NCH₂)，7.77(s，1H，CCHN)，7.80(s，1H，NCHC)，9.56(s，1H，NCHN)；IR：3400，3160，3075，2970，2940，2871，1673，1591，1463，1420，1280，1168，870，769，625cm^-1。