[发明专利]含磺酸酯基侧链室温离子液体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温离子液体及其制备方法，以及在醇酸酯化反应中的应用，属新材料和精细化工领域。

背景技术

在酸催化剂作用下进行的醇酸酯化反应在有机合成化学中占有重要地位，它是制备众多精细化工产品的有效手段，可以应用到溶剂、增塑剂、树脂、涂料、香料等的生产中。但是传统的醇酸酯化反应通常使用质子酸，如浓硫酸等，或金属氧化物作为催化剂，存在着废液污染环境、产物与催化剂难以分离、产物有色与腐蚀设备等问题。本发明提供的含磺酸酯基侧链离子液体能有效解决该反应过程存在的问题。

室温离子液体是指由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近室温下呈液态的盐类化合物，其物理化学性能可通过改变阴阳离子的结构和类型进行调节。在离子液体的阳离子或阴离子上引入具有催化活性的官能团，可以使离子液体具有特定的催化活性，这种功能化离子液体目前是研究的热点。离子液体用作酯化反应的催化剂和溶剂已有报道，专利99117843.2报道了利用离子液体催化酯化的方法，但是使用的金属或非金属卤化物离子液体稳定性差，遇水分解，而且加料方式也有限制。专利02145086.2中采用[Hmim]BF₄作为催化剂进行酯化反应，但是含F的离子液体遇水易分解，放出HF(Richard P.Swatloski，GreenChemistry，2003，5：361)，同时在实施过程中，离子液体的用量很大。专利200310123485.5报道的离子液体催化酯化反应，仅涉及到乙酸与正丁醇的反应。美国专利US7,208,605中描述了磺酸功能化离子液体催化合成乙酸乙酯，但是催化剂用量较大，同时没有涉及其它酯化反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含磺酸酯基侧链的室温离子液体。

本发明的另一目的在于提供上述离子液体的制备方法。

本发明的再一个目的在于提供该离子液体在醇酸酯化反应中的应用。

一种含磺酸酯基侧链的室温离子液体，其结构通式为：A⁺B^-

其中阳离子A⁺用式(I)或式(II)表示：

在式(I)和(II)中，R₁代表甲基、乙基或丁基，R₂代表甲基、乙基、丁基或辛基，n为1至6的整数；

其中阴离子B^-用式(III)表示：

式(III)中：R₃代表甲基、乙基、丁基或辛基。

一种结构通式为A⁺B^-的含磺酸酯基侧链室温离子液体的制备方法，其中阳离A⁺用式(I)和(II)表示，式(I)和(II)中：R₁代表甲基、乙基或丁基，R₂代表甲基、乙基、丁基或辛基，n为1至6的整数，

阴离子B^-用式(III)表示，式(III)中：R₃代表甲基、乙基、丁基或辛基。

其特征在于制备这种离子液体的方法为：将烷基取代咪唑或吡啶磺酸内盐分散于一定量的甲苯中，室温下加入硫酸二烷基酯，升温至60～90℃反应2～3小时，停止反应，分出下层浅棕色透明粘稠液体，用甲苯洗涤并于真空干燥，即得产物。

制备所述含磺酸酯基侧链的室温离子液体，烷基取代咪唑或吡啶磺酸内盐与硫酸二烷基酯的摩尔比为1∶1.1。

制备所述含磺酸酯基侧链的室温离子液体所用的烷基取代咪唑或吡啶磺酸内盐选自N-甲基-N’-甲烷磺酸咪唑内盐、N-甲基-N’-乙烷磺酸咪唑内盐、N-甲基-N’-丙烷磺酸咪唑内盐、N-甲基-N’-丁烷磺酸咪唑内盐、N-甲基-N’-戊烷磺酸咪唑内盐、N-甲基-N’-己烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-甲烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-乙烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-丙烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-丁烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-戊烷磺酸咪唑内盐、N-乙基-N’-己烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-甲烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-乙烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-丙烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-丁烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-戊烷磺酸咪唑内盐、N-丁基-N’-己烷磺酸咪唑内盐、N-甲烷磺酸吡啶内盐、N-乙烷磺酸吡啶内盐、N-丙烷磺酸吡啶内盐、N-丁烷磺酸吡啶内盐、N-戊烷磺酸吡啶内盐和N-己烷磺酸吡啶内盐中的一种。