[发明专利]1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于酸性离子液体，具体地说是1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐及其制备方法。

技术背景

室温离子液体具有不挥发、高热稳定性、可设计性等特点，在催化、有机合成及萃取分离等领域应用广泛。功能化酸性离子液体是一类“可设计”的材料，因为其兼有固体酸无挥发和低腐蚀及液体酸流动性好、酸性位密度高和酸强度分布均匀等优点，已经在环境友好的酸催化方面表现出很大的潜力。

许多研究工作者尝试将离子液体负载在无机多孔材料或者有机高分子材料上，制备成非均相催化剂。但是就离子液体固载化而言，这是关于离子液体研究的一个全新领域。

离子液体固载化的方法很多，最常见的就是浸渍法、溶胶凝胶法和化学键合法。但是，因为使用浸渍法和溶胶凝胶法固载酸性离子液体均属于物理方法，存在离子液体易流失的问题。因而只有通过化学键合法才可以将酸性离子液体锚定在载体表面，从而起到稳定离子液体的目的。这就要求酸性离子液体具备可以进行化学键合的官能团。

如何制备出一种既具备较高的酸性，同时又具备可以进行化学键合官能团的酸性离子液体，是制备功能化酸性离子液体的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种酸性离子液体——1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐及其制备方法。1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐可以用于很多酸性离子液体催化的反应，因为其侧链还有双键官能团，因而可以进行化学键合用来将其锚定在固体载体上，用于制备固体酸催化剂。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

本发明的酸性离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐具有如下分子式：

上面所述酸性离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐的制备方法为：

①取1-乙烯基咪唑和1，4—丁烷磺内酯，置于反应器中，其中摩尔比为1-乙烯基咪唑：1，4—丁烷磺内酯＝1：1～1.1，于室温～50℃条件下反应12～96小时后，得到白色的两性离子固体，将该两性离子固体用甲苯和无水乙醚依次洗涤，然后在40℃下真空干燥至恒重，得到两性离子1-乙烯基-3-磺丁基咪唑盐；

②取1-乙烯基-3-磺丁基咪唑盐放入反应器中，在保持温度小于10℃条件下，缓慢滴加浓硫酸，其中摩尔比为1-乙烯基-3-磺丁基咪唑盐：浓硫酸＝1：0.96～1.04，然后在室温～40℃条件下反应3～6小时，将反应液用甲苯和无水乙醚依次洗涤后于40℃下真空干燥至恒重，即得到目标产物酸性离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐为首次合成的新型酸性离子液体。

(2)本发明的1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐上含有-SO₃H和，具有2个质子位，因而具有良好的酸性。

(3)本发明的1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐其侧链还有双键官能团，因而可以进行化学键合用来将其锚定在固体载体上，用于制备固体酸催化剂。

(4)本发明的酸性离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐首次通过化学键合的方法固载于经3-巯丙基三甲氧基硅烷改性后的硅胶上，并具有良好的稳定性。用于硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚反应中，具有极高的稳定性，其机械强度大、耐磨损、活性组分损失较小，可回收次数达17次以上，可以重复使用10次以上催化活性不下降，只需简单地过滤即可进行下次使用，详见实施例10。

附图说明

图1为实施例3中离子液体的合成路线图；

图2为实施例3中离子液体的红外谱图；

图3为实施例3中离子液体的核磁共振谱图。其中，a为氢谱图，b为碳谱图。

图4为实施例3中离子液体的热重图。

图5为实施例6中离子液体在MPS改性硅胶上固定的合成路线；

图6为实施例6中FT-IR进行检测的红外谱图；

图7为实施例6中负载在[HSO₃-bvim]HSO₄/SiO₂固体酸催化剂上Pt纳米粒子的晶体结构的XRD图。

具体实施方式

实施例1

酸性离子液体1-乙烯基-3-磺丁基咪唑硫酸氢盐的合成：