[发明专利]一种含羟基二价咪唑型离子液体及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明属于化学材料制备技术领域，涉及一种含羟基二价咪唑型离子液体及其制备方法和应用。

背景技术：

离子液体由于几乎没有蒸汽压，高的化学和热稳定性，宽的电化学窗口，对无机物、有机物、催化剂和聚合物都有良好的溶解性，而且可以通过设计离子液体的阳离子部分来调控其性能，已成为国内外学者研究的广泛关注。目前对离子液体的研究兴趣正呈现前所未有的激增趋势，大量有关离子液体在有机合成和催化化学、生物技术、电化学和材料化学等方面应用的文章和专利陆续发表(Deetlefs M，Kenneth R，Seddon.Improved preparations of ionic liquids usingmicrowave irradiation.Green Chemistry，2003，5：181-186；Jain N，Kumar A，Chauhan S，Chauhan S M S.Chemical and biochemical transformations in ionicliquids，Tetrahedron 2005，61：1015-1060；Mi X，Luo S，Xu H，Zhang L，Cheng J.Hydroxyl ionic liquid-immobilized quinuclidine for Baylis-Hillman catalysis：Synergistic effect of ionic liquidsas organocatalyst support，Tetrahedron 2006，62：2537-2544.)。通常离子液体的合成是对含氮杂环化合物进行连续季铵化作用，随后进行阴离子置换来完成。第一步首先制备烷基化的卤化物离子液体，其经与金属盐置换或通过酸碱中和反应可制备含有不同阴离子的相应离子液体。采用常规加热的方法合成离子液体时，第一步不仅所用时间长，而且为了保证高产率通常需要加入过量的卤代烷(过量约10-400％摩尔量)；另外合成离子液体的第二步会产生化学计量配比的卤化物(MX或MH)杂质，从而导致产物较难纯化。显然从绿色化学的角度出发，离子液体的常规合成方法并不符合其要求。鉴于此，化学家们尝试借助微波辐射、超声辅助、可替代的烷基化试剂等(Law M C，Wong K，Chan T H.Solvent-free route to ionic liquid precursors using a water-moderatedmicrowave process，Green Chem.2002，4：328-330；J，Luche J，Pétrier C，Roux R，Bonrath W.An improved preparation of ionic liquids by ultrasound，GreenChem.2002，4：357-360；刘刚，刘春萍，孙琳，温全武，薛建韬，李明强.N-甲基-N-(2-羟基-3-苯甲酰氧基丙基)咪唑盐离子液体的合成.山东化工，2008，37(4)：1-3.)，采用清洁环保的“一锅法”合成离子液体，该领域的研究工作进行的并不是很多，属于起步阶段，有非常光明的前景。

纤维素是自然界中蕴藏最丰富的天然可再生资源，存量约为7000亿吨，而且还以每年400亿吨的速度再生。由于没有合适的溶剂，每年仅有1亿吨纤维素作为原料得到进一步加工。能够溶解纤维素的传统溶剂包括聚甲醛、N，N-二甲基甲酰胺和氯化锂的混合物、多聚磷酸、无机盐水溶液、二硫化碳等，它们或多或少存在毒性、腐蚀性、污染、溶解能力有限及工艺复杂等缺点。

离子液体因具有热和化学稳定、无挥发、溶解能力强、易回收、成本低等优点，常作为绿色无毒溶剂体系用于纤维素的加工，由于该方法呈现出的绿色环保、工艺简单、所得产品性能优良等特点，目前受到了广泛关注。如美国专利(US6824599)首先公开了一类烃基离子液体及其溶解纤维素的方法，由于这类离子液体多数结晶性很强，实际操作中难于溶解离子液体重量12％以上的纤维素。中国专利(CN 100424259C)公布了一种含不饱和双键的室温离子液体及其制备方法和应用，其中N-烯丙基，N′-甲基咪唑氯盐在70～100℃范围，对纤维素的溶解度可达到10％，而且冷却后也不析出，N-烯丙基，N′-甲基咪唑醋酸盐在100℃时对纤维素也有很好的溶解能力。但是由于双键的引入，会引发聚合而生成新的聚电解质，因此含不饱和双键的烯烃基的离子液体存在热和化学不稳定的缺点，而且在溶解纤维素时易于引起离子液体的损耗和纤维素的降解。