[发明专利]一种Y芳香配体型离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体，特别是一种Y芳香配体型离子液体及其制备方法，属于新型化学材料及其制备技术领域。

背景技术

目前，国内外文献把离子液体(Ionic Liquids)定义为完全由离子组成的，在低温下(一般低于150℃)呈液态的盐，也称为低温熔融盐，它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子所组成。阳离子如：季铵、季膦、烷基咪唑、烷基吡咯及烷基吡啶等；阴离子如：Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Br^-、BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-及CF₃COO^-等。根据此定义，离子液体应该是纯净的化合物。但对于某些离子液体，如无水三氯化铝和氯化烷基吡啶混合后生成的液体，其阴离子的种类随着三氯化铝的摩尔分数不同而变化，当AlCl₃的摩尔分数x(AlCl₃)＜0.5，阴离子主要是AlCl₄^-和Cl^-；当x＝0.5时，阴离子仅为AlCl₄^-；当x＞0.5时，有Al₂Cl₇^-和Al₃Cl₁₀^-等阴离子存在。尽管这种离子液体都是由离子组成的，但其阴离子没有确定的组成，离子体系是个混合物，不是纯净的化合物，其物理化学性质随组成不同而变化，在低温下形成的是共溶体。中性分子尿素和氯化胆碱混合，也可以形成具有离子液体性质的低共溶体系，因为体系中有了中性分子，也不符合目前常用的离子液体的定义。由此看来，在低温下是液体，并且具有离子液体性质的物质，都可以称为离子液体。为了把后者这些液体和离子液体区别，有的文献上采用“低共溶溶剂(Deep Eutectic Solvents)”或者“多组分离子液体”来代表这类离子液体。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点：①几乎没有蒸气压，可减少因挥发而产生的环境污染问题；②具有良好的热稳定性及化学稳定性和适宜粘度，可作为液相的固定相；③通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水有机物及聚合物的溶解性；④具有良好的导电性，可作为许多物质电化学研究的电解液。由于离子液体这些特殊的性质，他可以代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。多组分离子液体，以合成简单、价格便宜、纯度高、良好的物化性能，在有机合成、分离萃取、电化学等领域具有很大潜力。但是现有的离子液体的制备方法存在原料成本高，产品纯化较困难，不适宜大规模工业化生产应用等问题，其原料成本一般为常用有机溶剂的2倍以上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有很好的导电性、高温下不分解并具有酸性和催化活性双重性质的Y芳香配体型离子液体。

本发明的目的还在于提供一种环境友好、既适宜实验室制备也适宜于大规模工业化生产的离子液体的制备方法。

发明人在制备5-羟甲基糠醛发现：用己内酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、尿素等Y芳香型化合物和无机盐、有机盐可以制备离子液体。在此研究的基础上发明了一种离子液体以及制备离子液体的方法。该方法将含有官能团的固态化合物在熔融状态下可以与无机或有机离子配位，形成配位离子；配体一般为平面分子，离子配位后体积增大，静电排斥力减少，形成离子液体。本发明的离子液体称为Y芳香配体型离子液体。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种Y芳香配体型离子液体，具有如下的结构式：(Y-ligand)_n·LiX；式中Y-ligand为Y芳香型化合物，选自己内酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、尿素或硫脲，X代表Cl、Br或I，其中n＝2、3、4或5。

一种Y芳香配体型离子液体的制备方法：将无机盐LiX与Y芳香性化合物按摩尔比为1∶2～5混合均匀，加热至70℃～150℃，保持1h～4h。混合物完全熔融成澄清液体，即为Y芳香配体型离子液体。

与传统离子液体的制备方法相比本发明具有以下优点：