[发明专利]一种离子液体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化醇酸酯化反应用离子液体的制备方法，属于化学领域。

背景技术

酯类是重要的精细化工产品，常用作溶剂和香料，可用于合成香料、化妆品、食品及饲料添加剂、表面活性剂、防腐防霉剂、橡胶及塑料的增塑剂、制药工业中的原料和中间体等。合成有机羧酸酯的传统工艺是采用浓硫酸催化醇酸酯化，该法存在设备腐蚀严重、副反应多、反应废液难处理、生产成本高等缺点。采用固体催化剂催化酯化反应，虽然在催化剂分离和重复使用上取得了一定成效，但固体酸催化酯化反应活性不高，而且催化剂使用寿命短。以上催化剂在工业化生产中均存在一定的局限性。

离子液体是一类完全由阴阳离子构成的化合物，兼有有机和无机溶剂类似的溶解性，早期被用作反应溶剂。离子液体具有液体范围宽、蒸汽压几乎为零、性质稳定等优点，更重要的是离子液体理化性质可以通过改变其结构进行调节，理论上是一种真正可以设计的有机物。近几年，各种功能化的离子液体又被广泛用作化学反应的催化剂使用。专利CN101172949A报道了利用磺酸基功能化吗啡啉季铵盐离子液体催化酯化反应的方法；专利CN1554638报道了利用烷基吡啶盐或者烷基咪唑盐催化酯化反应的方法；CN1594280报道了利用吡啶磺酸盐离子液体催化酯化反应的方法，上述方法中采用的离子液体虽然催化效果较好，但均需要在阳离子上嫁接磺酸基或者烷基，这样就大大增加了离子液体的生产成本，而目前离子液体产业化的根本问题就是价格过于昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体的制备方法，它具有廉价、高效、制备工艺简单的优点。

实现本发明上述目的所采取的技术方案是：

①采用结构式如下的有机物，

其中R₁，R₂，R₃为相同或者不同的C₁～C₁₀烷基，与等摩尔的阴离子为硫酸根、硫酸氢根、硝酸根、磷酸二氢根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、甲基磺酸根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根、三氟乙酸根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根、三氟乙磺酸根的一种酸完全反应，得离子液体粗产品；②离子液体粗产品溶于无水乙醇，加入该离子液体质量10％～200％的活性炭，搅拌均匀吸附杂质，过滤活性炭，减压旋蒸除去无水乙醇；③处理过的离子液体再分别用乙酸乙酯和乙醚洗涤，减压蒸除残留溶剂，最后真空干燥得到提纯的离子液体。

本发明的具体技术方案是：在步骤①的反应中，温度为0℃～100℃，反应5分钟至48小时；在步骤②吸附除杂中，保持温度在0℃～75℃，搅拌10分钟～300分钟，过滤活性炭后40℃～100℃减压旋蒸除去无水乙醇；在步骤③中，离子液体分别用乙酸乙酯和乙醚洗涤1次～6次，40℃～100℃减压蒸除残留溶剂，最后60℃～120℃下真空干燥4小时～48小时。

本发明制备的离子液体的催化酯化反应通过如下方法实现：

将离子液体与醇酸按照一定配比加入装有回流冷凝管和温度传感器的三口烧瓶或高压反应釜中，然后油浴加热，搅拌或者无搅拌反应一段时间，冷却、静置分层，上层为酯化产物，下层为离子液体与醇的混合水溶液。减压条件下旋蒸除去水溶液中的醇和水即可对离子液体回收重复使用。

与背景技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明使用的离子液体无需对阳离子嫁接烷基或者其他官能团，制备方法简单，原料廉价，是一种适合产业化的酯化反应催化剂。

2、本发明使用的离子液体催化酯化反应活性高，无需加入其它反应溶剂，反应产物纯度高且容易分离，离子液体可循环使用。

3、本发明使用的离子液体性质稳定、对反应设备无腐蚀性且对环境友好。

具体实施方式

实施例1：将0.05mol的油酸、0.3mol的无水乙醇和1.12g的吡啶硫酸氢盐离子液体加入到三口烧瓶中，油浴加热至78℃，磁力搅拌反应6小时，冷却静置，上层为产物油酸乙酯，下层为离子液体——乙醇水溶液。对上层产物进行液相色谱分析的转化率为94.5％，选择性98％，下层水溶液减压旋蒸即可回收离子液体。

所用离子液体的结构式为：

实施例2：将10ml的棕榈酸、20ml甲醇和0.88g三乙胺甲基磺酸盐离子液体加入到高压反应釜中，保持温度150℃左右，无搅拌条件下反应8小时，冷却静置，上层为产物棕榈酸甲酯，下层为离子液体——甲醇水溶液。对上层产物进行液相色谱分析的转化率为95％，选择性98％，下层水溶液减压旋蒸即可回收离子液体。

所用离子液体的结构式为：