专利名称：一种季铵类离子液体的制备方法
技术领域：
本发明属于化学合 成领域，涉及一种季铵类离子液体的制备方法。
背景技术：
离子液体是一类“可设计”的液态功能材料。它们具有液态温度范围宽。蒸汽压低、不易挥发、密度大、对某些有机物、无机物具有良好的溶解能力、电化学窗口宽、溶解能力强等优点。在传统工业中，季铵盐具有一定的表面活性、生物活性和抗微生物活性，作为金属萃取剂，相转移催化剂，表面活性剂和抗静电剂而广泛应用。与吡啶和咪唑类离子液体相比，以季铵盐为阳离子的离子液体具有更高的热稳定性和化学稳定性，独特的溶解能力和溶剂性质，部分离子液体已实现商业化并广泛应用于相转移催化剂，溶剂，润滑剂，气体捕集剂，包覆材料和化学探测剂。[Bradaric et al. , 2003 ；ffeng et al. , 2006 ；Pernak etal. , 2006 ；Yuan et al. , 2007 ；Fraser & MacFarlane, 2009 ；fferner et al. ,2010].季铵盐类离子液体的制备一般采用以下方法[R' PR3].[Xr+MA — [R' PR3I +[A] >MX[R' NR3] + [Xr+HA+M0H — [R' NR3]+ [A] >MX+H20例如Mikkloa等[J. P. Mikkola, et al.，Green Chem. ,2006,8,250]以甲基三辛基氯化铵为阳离子，相应的钠盐或铵盐为阴离子，通过复分解反应得到了一系列疏水性离子液体；Robertson 等[Robertson, A. L. Seddon, K. R. 2002. WO 02/079212 Al]应用十四烷基三己基氯化磷与二(2,4,4三甲基戍基)膦酸(商品名为CyphosIL104)通过阴离子交换法制得双季勝盐离子液体。Cassol 等[Cassol C. C. et al. ,Adv. Synth. Catal. ,2006,348,243.]应用N-烷基咪唑和烷基硫酸酯反应制备出了烷基咪唑烷基硫酸盐，并通过离子交换反应生成多种相应的疏水性离子液体。目前，上述方法制备的离子液体主要为咪唑类、吡啶类、季铵类和季膦类离子液体，但是基于季铵盐阳离子和有机膦酸或有机羧酸阴离子的双功能性离子液体的制备方法报道还很少，且工艺复杂，如专利申请号为CN200910217922. 7的一种季胺类双功能化离子液体的制备方法，该工艺首先将季铵盐与醇钠反应，再水解，生成相应的季胺类氢氧化物，进一步与有机膦酸反应，生成相应的双功能性离子液体，该制备方法可以获得纯度很高的产物，但是工艺复杂，反应周期长，无法实现规模化生产。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有季胺类离子液体的制备方法工艺复杂、反应周期长的缺陷，而提供一种季铵类离子液体的制备方法。一种季铵类离子液体的制备方法，包括如下步骤步骤一将季铵盐与碱的醇溶液反应，得到澄清液体R1R2R3R4N+OF ;所述的碱的醇溶液中的碱与季铵盐的摩尔比为I 4 I，所述的季铵盐的化学式是R1R2R3R4N+Cr,阳离子是甲基辛集铵离子，阴离子是氯离子，其中R1为甲基，R2, R3，R4为辛基；步骤二 将步骤一得到的澄清液体R1R2R3R4N+OF与HA反应，得到季铵类离子液体；所述的R1R2R3R4N+OF与HA的摩尔比为I : 0. 8，所述的HA为含有膦酸类或羧酸类阴离子的化合物。步骤一所述的反应时间为1-3小时。步骤一所述的碱为氢氧化锂、氢氧化钾或氢氧化钠。步骤一所述的醇为乙醇或异丙醇。步骤一所述的碱的醇溶液中，碱的质量与醇的体积比为Ig 5 20ml。步骤二所述的反应时间为1-3小时。 步骤二所述的HA为2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(P507)，二(2-乙基己基)磷酸(P204)、二-(2，4，4_三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)、仲辛基苯氧基乙酸(CA-12)、仲壬基苯氧基乙酸(CA-100)。有益效果本发明一种季铵类离子液体的制备方法，是将季铵盐与碱溶液反应发生阴离子交换反应生成季铵碱，再与相应的膦酸类或羧酸类阴离子发生酸碱中和反应生成季铵类离子液体。本发明通过两步复分解反应即可合成季铵类离子液体，制备过程简单，时间短，能耗低，反应条件温和，在常温、常压下就可以完成；产物转化率高，易纯化，离子交换法制备的R1R2R3R4N+OF产率很高，过滤即可将副产物沉淀完全除去，酸碱中和法过程反应速度快，产率高；溶剂醇可以通过蒸馏萃取等方法进行循环利用，该类离子液体制备方法适用范围广泛，与现有技术相比具有更简洁的制备步骤，可规模化生产。
图I为本发明实施例I [C25H54N] [C16H34POO]的核磁谱图；图2为本发明实施例2 [C25H54N] [C16H34O2POO]的核磁谱图。
具体实施例方式一种季铵类离子液体的制备方法，包括如下步骤I、将碱MOH溶于醇溶液中，得到碱的醇溶液，所述的碱的质量与醇的体积比为Ig 5 20ml，将氯化季铵盐滴加入上述碱的醇溶液中，所述的醇溶液中的碱与氯化季铵盐的摩尔比为I 4 1，在室温反应1-3个小时，产物经过滤，滤除沉淀，得澄清液体R1R2R3R4N+OH-;所述的季铵盐的化学式是R1R2R3R4N+Cr,阳离子是甲基辛集铵离子，阴离子是氯离子，其中R1为甲基，R2，R3，R4为辛基；所述的碱为为氢氧化锂、氢氧化钾或氢氧化钠，醇为乙醇或异丙醇；2、将步骤一得到的澄清液体R1R2R3R4N+OH-与HA在室温搅拌1_3小时，所述的R1R2R3R4N+OF与HA的摩尔比为I : 0. 8，取上层离子液体有机相，用去离子水洗3次，然后减压蒸馏除回收溶剂醇(乙醇或异丙醇)，产物真空干燥得到季铵类离子液体；所述的HA为含有膦酸类或羧酸类阴离子的化合物，为2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(P507)，二(2-乙基己基)磷酸( 204)、二-(2，4，4-三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)、仲辛基苯氧基乙酸(CA-12)、仲壬基苯氧基乙酸(CA-100)。一种季铵类离子液体的合成路线如下，式中(I)为步骤一得到的澄清液体R1R2R3R4N+OH, (2)为最终产物季铵类离子液体。
权利要求
1.一种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤ー将季铵盐与碱的醇溶液反应，得到澄清液体R1R2R3R4N+OH-;所述的碱的醇溶液中的碱与季铵盐的摩尔比为I 4 I，所述的季铵盐的化学式是R1R2R3R4N+Cr,阳离子是甲基辛集铵离子，阴离子是氯离子，其中R1为甲基，R2, R3，R4为辛基； 步骤ニ 将步骤一得到的澄清液体R1R2R3R4N+OH-与HA反应，得到季铵类离子液体；所述的R1R2R3R4N+OF与HA的摩尔比为I : 0. 8，所述的HA为含有膦酸类或羧酸类阴离子的化合物。
2.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一所述的反应时间为1-3小吋。
3.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一所述的碱为氢氧化锂、氢氧化钾或氢氧化钠。
4.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一所述的醇为こ醇或异丙醇。
5.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一所述的碱的醇溶液中，碱的质量与醇的体积比为Ig 5 20ml。
6.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤ニ所述的反应时间为1-3小吋。
7.根据权利要求I所述的ー种季铵类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤ニ所述的HA为2-こ基己基膦酸单(2-こ基己基)酷，ニ(2-こ基己基)磷酸、ニ-(2，4，4_三甲基戊基)膦酸、仲辛基苯氧基こ酸、仲壬基苯氧基こ酸。
全文摘要
一种季铵类离子液体的制备方法，属于化学合成领域。解决现有季胺类离子液体的制备方法工艺复杂、反应周期长的问题。该方法是将季铵盐与碱溶液反应发生阴离子交换反应生成季铵碱，再与相应的膦酸类或羧酸类阴离子发生酸碱中和反应生成季铵类离子液体。该方法制备过程简单，时间短，产物转化率高，易纯化，溶剂醇可以通过蒸馏萃取等方法进行循环利用，该类离子液体制备方法适用范围广泛，与现有技术相比具有更简洁的制备步骤，可规模化生产。
文档编号C07C211/63GK102659607SQ201210120559
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者刘郁, 王威, 陈继 申请人:中国科学院长春应用化学研究所