[发明专利]一种高纯度1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯度1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法，其包括以下步骤：（1）对密闭的反应釜抽真空后，在反应釜中加入N‑甲基咪唑、硫酸二乙酯和适量的溶剂，在搅拌条件下加热至50±5℃后控温反应，HP‑GC监测反应过程；（2）待反应完全后，在搅拌状态下，升温至120~150℃后向反应釜中充入保护气，待釜内压力到达0.5~0.8MPa后，继续搅拌10~15min，冷凝回收汽化物，最终剩下的釜底物即为1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙基硫酸离子液体。本发明工艺步骤简单，制备过程稳定可控，可操作性强，能有效降低成本，产品产率与纯度高。

技术领域

本发明涉及离子液体制备技术领域，尤其是涉及一种高纯度1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法。

背景技术

1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体已经成为一种商业离子液体（吨级生产），毒理学数据表明这种离子液体是一种安全无毒的化学物质。1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体的生产原料为N-甲基咪唑和硫酸二乙酯。

由于原料N-甲基咪唑通常含有一些杂质而呈现微淡黄色，要制备得到高纯度的1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体，必须先对N-甲基咪唑进行纯化处理（酸、碱清洗后蒸馏），在反应结束后再使用大量（2~3倍量）的清洗剂（如乙酸乙酯、丙酮、石油醚等）进行多次清洗，最后旋蒸去除清洗剂和水分才能得到纯度较高的1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体。

而在反应过程中会不可避免地产生副产物，使得1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体呈淡黄色，虽然这些副产物的含量为ppm级别，但是通过清洗剂很难将这些副产物去除。

现有技术是使用活性炭对1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体进行脱色，采用活性炭脱色，不仅增加了工艺步骤，而且会在1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体中引入活性炭杂质，最重要的是，采用活性炭进行脱色，会吸附部分1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体，大大降低1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体的产率。

另外，未反应的N-甲基咪唑由于其高沸点以及与产物（1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体）之间具有强烈相互作用的特点，导致产物1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体中未反应的N-甲基咪唑即使通过旋蒸也很难去除，成为1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体中的一种主要杂质。因此，为尽可能使N-甲基咪唑能充分反应消耗，在反应时通常添加过量的硫酸二乙酯，硫酸二乙酯具有毒性，同时添加过量的硫酸二乙酯也不利于控制成本，而且后续也还要去除残留的硫酸二乙酯。

因此，如何能在兼顾1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体产率、降低生产成本、简化工艺步骤的前提下，提高1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体的纯度具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法所存在的上述技术问题，提供了一种高纯度1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法，工艺步骤简单，制备过程稳定可控，可操作性强，能有效降低成本，产品产率与纯度高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高纯度1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸离子液体制备方法，包括以下步骤：

（1）对密闭的反应釜抽真空后，在反应釜中加入N-甲基咪唑、硫酸二乙酯和适量的溶剂，在搅拌条件下加热至50±5℃后控温反应，HP-GC监测反应过程。本发明的反应在密闭的反应釜中进行，N-甲基咪唑、硫酸二乙酯和溶剂一次性投料，相对于分步滴加反应，步骤更为简便，反应釜可采用10L的反应釜；抽真空后进行反应，相对于冲保护气（如氮气等）进行保护反应，成本更低，且反应压力大大降低，更为可控，反应安全性更好；本发明中的溶剂起到三个作用，一是提供液相反应条件（溶剂法），使反应原料接触更为充分，使反应更为充分；二是能充分溶解反应产物中的副产物等杂质，便于这杂质通过蒸馏去除；三是稀释反应原料（尤其是N-甲基咪唑），减少局部过热点的产生，从而减少副反应（碳化反应和重排反应）。