[发明专利]一种用于表征绿色溶剂酸碱性的NMR方法

说明书

本发明具体涉及一种用于表征绿色溶剂酸碱性的NMR方法，针对现有溶剂的酸性和碱性测定所采用的电位滴定法、紫外‑可见(UV‑vis)光谱测定Hammett指数法、红外探针分子测定等方法结合存在的适用范围有限，只可定性分析不能定量分析等缺陷。本发明是通过选取用于测定酸性绿色溶剂的探针分子和碱性绿色溶剂的探针分子，将用于测定酸性绿色溶剂的探针分子和碱性绿色溶剂的探针分子分别加入要测定的酸性和碱性绿色溶剂中，用对应的核磁共振波谱法分别测定酸性和碱性绿色溶剂的化学位移值，通过对比所测得的化学位移值，得出相对的酸性或碱性强度大小。本发明操作简单，结果准确，适用于对各种绿色溶剂酸碱性的表征。

技术领域

本发明涉及物理化学中对溶剂酸碱性的表征方法的技术领域，具体涉及一种用于表征绿色溶剂酸碱性的NMR方法。

背景技术

与化学品制造相关的环境污染问题不仅源于原材料和产品，也源于在其制造过程中使用的化学物质，例如在反应介质、分离过程和配方中使用的溶剂。因此，采用无毒和环境友好性的绿色溶剂来取代传统有机溶剂引起了人们的广泛关注，如熔盐水合物、室温离子液体(ILs)和低共熔溶剂(DESs)等。溶剂和反应介质的酸碱性可以有效地调节反应或溶解过程，但有时很难用pH计直接测定。

绿色溶剂如ILs的酸性和碱性可以用不同的方法测量：(1)通过用KOH或HCl标准溶液滴定的电位滴定法测定pK_a或pK_b值；(2)紫外-可见(UV-vis)光谱结合Hammett函数用于确定Hammett值以指示酸性或碱性强度；(3)以乙腈和吡啶作为红外探针分子测定离子液体的路易斯酸性强度，以吡咯作为红外探针分子测定离子液体的路易斯碱性强度。然而，对于方法(1)和(2)，只适用于酸或碱的酸碱性测定，方法(3)只能比较Lewis酸和Lewis碱的酸碱性强弱,无法对酸碱性的强弱定量。

发明内容

本发明是针对现有对溶剂的酸性和碱性测定所采用的电位滴定法、紫外-可见(UV-vis)光谱测定Hammett指数法、红外探针分子测定等方法结合存在的适用范围有限，只可定性分析不能定量分析等缺陷，提供一种用于表征绿色溶剂酸碱性的NMR方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于表征绿色溶剂酸碱性的NMR方法，包括以下步骤：

所述NMR方法是选取用于测定酸性绿色溶剂的探针分子和碱性绿色溶剂的探针分子，将用于测定酸性绿色溶剂的探针分子和碱性绿色溶剂的探针分子分别加入要测定的酸性和碱性绿色溶剂中，用对应的核磁共振波谱法分别测定酸性和碱性绿色溶剂的化学位移值，通过对比所测得的化学位移值，得出相对的酸性或碱性强度大小。本发明可以广泛应用于各种绿色溶剂如ZnCl₂熔盐水合物、有SnCl₄/GlcNH₂混合的ZnCl₂·4D₂O、氯铝酸盐离子液体、草酸/氯化胆碱CCO、甘油/氯化胆碱CCG、尿素/氯化胆碱CCU、乙二醇EG/氯化胆碱ChCl、丙二酸/氯化胆碱、丁二酸/氯化胆碱、乳酸/氯化胆碱、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐[Emim]Ac、1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐[Bmim]Ac、胆碱赖氨酸离子液体[Ch][Lys]和胆碱组氨酸离子液体[Ch][His]等。在整个测试过程中，所需样品量少，不仅可以对酸碱性强度定性，还可以对酸碱性的强弱进行定量。这个方法操作简单，结果准确，测得的结果直观明了，适用于对各种绿色溶剂酸碱性的表征。

进一步，所述用于测定酸性绿色溶剂的探针分子为三甲基氧膦TMPO；所述用于测定碱性绿色溶剂的探针分子为吡咯。TMPO作为典型的碱性探针分子，具有良好的稳定性，适用于作为测定酸性溶剂的探针分子；吡咯的N-H在¹H NMR谱图上的化学位移值在相对低场区域，很容易辨认和区分。