[发明专利]一种钛基酸性离子液体、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种钛基酸性离子液体、制备方法及应用，该离子液体的通式为Q⁺[Ti_xF_4x+1]^‑(HA)_n，其中阳离子Q⁺为季铵阳离子或季鏻阳离子，HA为质子酸，0.5≤x≤2，1≤n≤20。使用钛基酸性离子液体可替代传统酸催化剂用于催化烷基化反应和氟化反应。

技术领域

本发明属于离子液体领域，具体涉及一种钛基酸性离子液体、制备方法及应用。

背景技术

酸性是离子液体应用最重要的属性之一，酸性离子液体具有如下特点：1.具有良好的热稳定性和化学稳定性；2.其阴阳离子具有可设计性；3.具有良好的导电性，电化学窗口宽。4.物理、化学性质可调性，包括酸碱性、溶解度等。酸性离子液体广泛用于催化、CO₂吸收与固载、电解质、燃料电磁、生物质转化等领域，相比传统的液体酸催化剂具有显著的优势，特别是作为催化剂用于烷基化反应已有工业化案例，显示了酸性离子液体应用的巨大潜力。

酸性离子液体可以作为催化剂催化烷基化反应。例如：中国专利公开号CN102105566A以酸性卤铝酸盐离子液体催化剂，C5+的异链烷烃和C5+烯烃在烷基化区域中烷基化以生产中间馏分油。中国专利公开号CN106939173B公开了使异丁烷和C4烯烃在硫酸和[Bmim][PF₆]的复合催化剂存在下进行接触反应，获得烷基化汽油，与浓硫酸催化剂相比，碳八选择性提高8～10％，重组分(碳九及以上)减少8～10％，辛烷值提升2～3。中国专利公开号CN101177371A由酸性离子液体催化异构烷烃与烯烃烷基化反应的方法，酸性离子液体催化剂的阳离子选自咪唑阳离子或吡啶阳离子，阴离子部分选自三氟甲基磺酸根、甲基苯磺酸根、硫酸氢根中的一种。然而，上述报道离子液体还存在诸多不足，比如，氯铝酸盐离子液体对水敏感，容易吸水生成含氧络合物固体，难以工业化；[Bmim][PF₆]离子液体为中性，难以有效调节复合催化剂的酸性；含磺酸根离子液体催化活性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通式为Q⁺[Ti_xF_y]^-(HA)_n新型的钛基酸性离子液体及其制备方法，以及将该离子液体用于催化烷基化反应和氟化反应的方法。

具体技术方案包括：

一种钛基酸性离子液体，所述钛基酸性离子液体的通式为Q⁺[Ti_xF_4x+1]^-(HA)_n，其中阳离子Q⁺为季铵阳离子或季鏻阳离子，HA为质子酸，0.5≤x≤2，1≤n≤20。

可选的，所述的季铵阳离子为四烷基铵、二烷基咪唑鎓、N-烷基吡啶鎓，所述的季鏻阳离子为烷基三丁基鏻。

可选的，所述的季铵阳离子为三乙基铵、四乙基铵、苄基三甲基铵、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-丁基-3-甲基咪唑鎓、1-己基-3-甲基咪唑鎓、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑鎓、1-苄基-3-甲基咪唑鎓、1-羧甲基-3-甲基咪唑鎓、N-磺酸丁基吡啶、N-己基吡啶鎓，所述的季鏻阳离子为三丁基己基鏻。

可选的，所述的质子酸HA为HF、FSO₃H、CF₃SO₃H、H₂SO₄、CF₃CO₂H中的一种，或者混合物。

一种钛基酸性离子液体的制备方法，所述的钛基酸性离子液体为本发明所述的钛基酸性离子液体；

制备包括：