[发明专利]三种选择性离子液体及合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及三种基于室内空气中SVOCs有选择性的新型咪唑类离子液体的合成方法，尤其涉及以N-甲基咪唑和带有特定官能团的卤代烃衍生物为原料，合成三种1，3-二位取代的咪唑阳离子和NTf₂为阴离子的新型选择性离子液体，目的是用于室内空气中痕量污染物SVOCs的萃取富集及后续的仪器联用测定，属于离子液体技术领域。

背景技术

半挥发性有机污染物(SVOCs)是指沸点在240～400℃范围内的有机化合物，虽然饱和蒸气压较低，但是吸附性很强，与VOCs相比，SVOCs在环境中较稳定，不易降解，可在室内环境中存在数年或更长时间，这一特性与大气环境中的持久性有机物污染物(persistent organic pollutants,POPs)具有明显的相似性。SVOCs主要包括阻燃剂多氯联苯、多溴联苯、多溴联苯醚；增塑剂；有机杀虫剂；多环芳烃(PAHs)；多氯二苯并二噁英(PCDDs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)等等。其中多环芳烃（PAHs）是强致癌物质，据估计每年因接触多环芳烃而诊断为癌症的患者约26万。国内外合作者组成的团队在云南经过22年的实验病因学以及人群流行病学研究，在《Science》上报道了这一发现，即室内苯并(a)芘浓度的增高和肺癌发病率明显升高存在显著相关性。《Environmental Health Perspectives》等国际重要学术期刊报道，主要的增塑剂邻苯二甲酸酯可使儿童产生过敏症状，造成内分泌失调和女童乳房发育早熟，影响男性生殖系统的发育甚至造成生殖系统畸形以及代谢功能紊乱等，严重危害人体健康。研究发现阻燃剂如多溴联苯(PBBs)和多氯联苯(PCBs)可危害神经系统、免疫系统、肝脏、肾脏，抑制甲状腺激素，还可能导致人类癌症；多溴联苯醚(PBDEs)可损害啮齿类动物(大、小鼠)的学习和运动能力，引起肝脏毒性，内分泌失调甚至产生生殖毒性。流行病学和毒理学研究已证实半挥发性有机污染物(SVOCs)的确会对人体健康产生重大不利影响，可以伤害人体生殖系统、呼吸系统和内分泌系统，损害DNA，不仅危害我们当代而且影响后代并且这种危害是长远的代际的，因此对室内环境中半挥发性有机污染物(SVOCs)进行选择性富集分离并测定具有重要意义。

室温离子液体(Room temperature ionic liquids，简写：RTILS)，是指由有机阳离子和无机阴离子或有机阴离子组成的在室温或室温附近温度（<100℃）呈液态的离子化合物。自1992年Wilkes报道了第一个相对水和空气稳定的四氟硼酸盐咪唑类离子液体以来，离子液体得到了迅猛发展。与传统的有机溶剂、水和超临界流体等相比，离子液体具有以下突出优点：(1)较宽液态温度范围，其熔点大多<100℃，甚至可低至-90℃；(2)极低的蒸气压，无挥发性，不可燃；(3)良好的溶解性，可以溶解有机物、无机物、有机金属化合物和高聚物等，很少发生溶剂化和溶剂解现象；(4)较好的化学稳定性和热稳定性；(5)良好的导电性和较宽的电化学稳定电位窗；(6)具有可设计性，通过选择合适的阴、阳离子组合或嫁接适当的官能团，可以调节离子液体的性质，设计出具有各种功能的离子液体，因此又被称为“可设计溶剂”。离子液体具有的独特性质使其在电化学、催化、分离、有机合成、功能材料和摩擦润滑等领域受到广泛关注。这不仅为传统的化工反应提供了改造空间，也为绿色化学的发展开辟了新的领域，对于解决现代化工中传统有机溶剂所带来的环境污染问题将有突破性进展，是一种可设计的理想的绿色有机溶剂。

离子液体发展迅速，先后经历了对水和空气不稳定的第一代离子液体-氯铝酸盐离子液体，抗水解、稳定性强的第二代离子液体以及功能化的第三代离子液体。离子液体种类繁多，但到目前为止研究最多、应用最广泛、技术更成熟的是咪唑类离子液体。

文献中报道合成较多的是烷烃取代的咪唑类离子液体，我们根据自己的实际需求针对室内空气中的SVOCs设计合成了新型选择性咪唑类离子液体，即通过改变阳离子支链结构引入新的特定官能团，以改善离子液体理化性能使其可满足某种特定需求，进一步表现出离子液体用途专一性、针对性。

发明内容

本发明的目的是针对室内空气中半挥发性有机污染物（SVOCs）提供三种新型选择性咪唑类离子液体的制备方法，且温和的条件有利于规模化生产的实现。本合成以N-甲基咪唑、卤代烃类衍生物为反应起始原料，经季胺化、离子交换两步反应制得，终产物的阴离子为NTf₂^-。本发明提供的选择性咪唑类离子液体的结构式为：