專利名稱：一種脂肪酸根類離子液體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離子液體合成領(lǐng)域，特別涉及一種脂肪酸根類離子液體的制備方法。
背景技術(shù)：
離子液體一般由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成，是近十多年來(lái)在綠色化學(xué)的框架下發(fā)展起來(lái)的一類新的介質(zhì)和功能材料。由于其具有幾乎可以忽略的蒸汽壓、很高的熱穩(wěn)定性、不燃燒、易回收、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可調(diào)變等優(yōu)良性能，離子液體已被成功地應(yīng)用于有機(jī)合成、催化化學(xué)、電化學(xué)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域。脂肪酸根類離子液體是被研究較多的一類離子液體，特別是其中的1-丁基-3-甲基咪唑乙酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸鹽等可溶解纖維素，對(duì)于木質(zhì)素纖維原料的利用具有重要意義。目前脂肪酸根類離子液體的合成主要有以下幾種方法1)離子液體氯化鹽與乙酸鉀在乙醇溶劑中反應(yīng)，所得產(chǎn)物冷卻除去不溶的固體氯化鉀，然后減壓在50°C下蒸發(fā)除去溶劑得到離子液體乙酸鹽；2)將離子液體溴化鹽水溶液與乙酸銀等摩爾混合，反應(yīng)后過(guò)濾除去溴化銀沉淀，將得到的產(chǎn)品在60°C真空干燥后除去水后得到離子液體乙酸鹽；3)將離子液體鹵化鹽水溶液以適當(dāng)?shù)牧魉?，從上到下流?jīng)裝有IRA 400-0H型強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂的層析柱，得到氫氧根型離子液體水溶液。然后再將其與等摩爾的脂肪酸進(jìn)行中和反應(yīng)， 于70°C旋蒸后，得到脂肪酸根離子液體。這三種方法中，第三種方法比前兩種通用性強(qiáng)、過(guò)程簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品雜質(zhì)少。但市面上出售的強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂通常為氯型，氫氧根型不穩(wěn)定且價(jià)格昂貴。此外，樹(shù)脂上的氫氧根被Cr、Br_等交換過(guò)再生困難，不能重復(fù)利用，間接增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種脂肪酸根類離子液體的制備方法，以克服目前制備方法或通用性差或成本高的缺陷。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種脂肪酸根類離子液體的制備方法，先用碳酸氫鹽的水溶液處理氯型陰離子交換樹(shù)脂至樹(shù)脂中的Cl—完全被交換出來(lái)，之后用離子液體鹵化鹽流經(jīng)處理后的陰離子交換樹(shù)脂獲得碳酸氫根離子液體，碳酸氫根離子液體再與脂肪酸中和并除去溶劑后即得所述的脂肪酸根類離子液體。脂肪酸根類離子液體的陽(yáng)離子并無(wú)特別要求，如可為咪唑類、吡啶類、吡咯啉類、 季銨鹽類、季磷鹽類或嗎啉類結(jié)構(gòu)，所述的陰離子為脂肪酸根。碳酸氫鹽的水溶液濃度為0. 2-2 mol/L。離子液體鹵化鹽流經(jīng)處理后的陰離子交換樹(shù)脂時(shí)，流速為0. 05-0. 25 m/h。脂肪酸為甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、異丙酸或丁酸。碳酸氫鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈣或碳酸氫鋰。本發(fā)明采用的原料是碳酸氫鹽、離子液體鹵化鹽、脂肪酸和價(jià)格低廉氯型陰離子交換樹(shù)脂。首先用碳酸氫根鹽溶液沖洗(或浸泡)氯型陰離子交換樹(shù)脂，直至樹(shù)脂上Cl—完全被HCO3-交換，具體可用硝酸銀溶液來(lái)檢測(cè)流出(或浸泡)液是否有沉淀來(lái)判斷。之后將離子液體鹵化鹽的水溶液，以適當(dāng)?shù)牧魉購(gòu)纳系较铝鹘?jīng)裝前面處理過(guò)的陰離子交換樹(shù)脂的層析柱，便得到碳酸氫根離子液體水溶液。經(jīng)碳酸氫根離子液體與等摩爾脂肪酸混合進(jìn)行中和反應(yīng)除去溶劑獲得脂肪酸根離子液體，由于反應(yīng)過(guò)程中有二氧化碳放出，因此很容易判斷反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，可具體經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑以便得到脂肪酸根離子液體。陰離子交換樹(shù)脂可重新用碳酸氫根鹽溶液沖洗(或浸泡)循環(huán)使用。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)成本低，陰離子交換樹(shù)脂價(jià)格低廉；(2)純度高，可以得到氯含量低的脂肪酸離子液體；(3)對(duì)環(huán)境無(wú)公害、無(wú)污染；(4)交換樹(shù)脂再生周期短，置換率高，可多次反復(fù)使用。綜上，本發(fā)明過(guò)程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、通用性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1獲得的離子液體的 NMR圖譜。
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此 第一步稱取一定量的陰離子交換樹(shù)脂，在飽和氯化鈉溶液中浸泡Mh，再用蒸餾水對(duì)
樹(shù)脂進(jìn)行沖洗，洗至出水清澈無(wú)混濁、無(wú)雜質(zhì)為止。其次，用lmol/L的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡4-8小時(shí)，浸泡過(guò)程中用氮?dú)舛啻芜M(jìn)行反沖洗，在酸堿之間用大量蒸餾水淋洗至出水接近中性，如此重復(fù)2-3次，每次酸堿用量至少為樹(shù)脂體積的2倍。然后，用 lmol/L的NaHCO3浸泡、沖洗氯型陰離子交換樹(shù)脂，采用30%的硝酸溶液和0. lmol/L硝酸銀溶液做指示劑來(lái)測(cè)定，經(jīng)檢測(cè)，流出的交換液中無(wú)Cl_離子，交換柱中Cl_離子含量在0. 8% 以下。第二步首先，將[C4mim]Cl ([C4mim]為1_ 丁基一 3-甲基咪唑)的水溶液，以
0.15m/h的流速，從上到下流經(jīng)裝有強(qiáng)陰離子交換樹(shù)脂的層析柱，得到[C4mim] [ HCO3I水溶液。將[C4mim] [ HCO3I與等摩爾的乙酸進(jìn)行中和反應(yīng)。其次，在70°C條件下旋蒸，得到微黃色、粘稠狀透明離子液體[C4mim] [CH3COO] (1-丁基一 3-甲基咪唑乙酸鹽)。然后，在分液漏斗中用乙醚將產(chǎn)品充分洗滌2-3次后旋蒸，并置于60°C真空干燥箱中干燥48h。最后所得到的離子液體中Cl—離子含量小于0. 2%，水含量小于0. 1%。所得產(chǎn)品的核磁圖譜見(jiàn)圖1。其中，用其它種類的脂肪酸代替乙酸就可得到相應(yīng)脂肪酸根的離子液體。[C4mim] 也可用其他種類離子液體陽(yáng)離子代替。
權(quán)利要求
1.一種脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，先用碳酸氫鹽的水溶液處理氯型陰離子交換樹(shù)脂至樹(shù)脂中的Cl—完全被交換出來(lái)，之后用離子液體鹵化鹽流經(jīng)處理后的陰離子交換樹(shù)脂獲得碳酸氫根離子液體，碳酸氫根離子液體再與脂肪酸中和并除去溶劑后即得所述的脂肪酸根類離子液體。
2.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，脂肪酸根類離子液體的陽(yáng)離子為咪唑類、吡啶類、吡咯啉類、季銨鹽類、季磷鹽類或嗎啉類結(jié)構(gòu)，所述的陰離子為脂肪酸根。
3.如權(quán)利要求2所述的脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，碳酸氫鹽的水溶液濃度為0. 2-2 mol/L。
4.如權(quán)利要求3所述的脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，離子液體鹵化鹽流經(jīng)處理后的陰離子交換樹(shù)脂時(shí)，流速為0. 05-0. 25 m/h。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，脂肪酸為甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、異丙酸或丁酸。
6.如權(quán)利要求5所述的脂肪酸根類離子液體的制備方法，其特征在于，碳酸氫鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈣或碳酸氫鋰。
全文摘要
本發(fā)明屬于離子液體合成領(lǐng)域，特別涉及一種脂肪酸根類離子液體的制備方法。先用碳酸氫鹽的水溶液處理氯型陰離子交換樹(shù)脂至樹(shù)脂中的Cl-完全被交換出來(lái)，之后用離子液體鹵化鹽流經(jīng)處理后的陰離子交換樹(shù)脂獲得碳酸氫根離子液體，碳酸氫根離子液體再與脂肪酸中和并除去溶劑后即得所述的脂肪酸根類離子液體。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、通用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C07C53/122GK102276439SQ20111017940
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者余亮, 劉振, 常慶輝, 王鍵吉, 許愛(ài)榮, 郝靜靜, 陳競(jìng)一 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)