[发明专利]离子液体

说明书

本发明涉及用相对低廉的反应剂来制备离子液体的方法。

离子液体主要是在低于室温时熔化的盐或盐的混合物。这种盐或混合物包括阳离子和阴离子以及其本身就是盐的阴离子，如卤铝酸盐(haloaluminate)。因而离子液体包括一种或多种阴离子的多种组合例如卤铝酸根、硝酸根、硫酸根、氟硼酸根和乙酸根与一种或多种阳离子相结合，例如各具有烃基取代基的咪唑鎓，吡啶鎓，以及磷鎓阳离子。阳离子源的例子包括一种或多种1-甲基-3-丁基卤化咪唑鎓，1-丁基卤化吡啶鎓，四丁基卤化磷鎓。

已知用多种方法制备这样的离子液体。例如，Wilkes等在J Chem.Soc.Chem.Comm.965(1992)描述了制备离子液体的方法，包括：

(i)将阴离子如乙酸根、四氟硼酸根、硝酸根或硫酸根的银盐甲醇-水溶液和等摩尔量的1-乙基、3-甲基氯化咪唑鎓甲醇-水溶液混合(ii)滤去生成的氯化银沉淀和(iii)蒸发溶剂以留下如此形成的离子液体。尽管这种方法效率很高，但是因为银盐相对昂贵，故而相对不够经济。现在发现这种离子液体可以用相对低廉的原料制备。

因此，本发明是制备所说离子液体的方法，所说方法包括将在离子液体中所需阴离子的铅盐溶液和在所说离子液体中所需阳离子卤化物溶液反应，分离如此形成的卤化铅沉淀，以留下所需离子液体的溶液。

用于制备所需离子液体的铅盐可选自乙酸盐、氟硼酸盐、硝酸盐和硫酸盐。与铅盐反应的阳离子盐可选自包括氯化咪唑鎓、氯化吡啶鎓、氯化磷鎓，以及这些阳离子的烃基取代衍生物。这样的阳离子包括H-吡啶鎓；烷基吡啶鎓；烷基，烷基咪唑鎓；三烷基，烷基磷鎓；以及三烷基，烷基铵。这些阳离子中每一种烃基例如烷基可以含有2～20个碳原子。

这两种盐适于以等摩尔比，以及以其分别的溶液形式，例如合适的水性醇溶液如甲醇水溶液进行反应。醇的水溶液适于以体积比为约4∶1含有醇和水。反应可在室温下进行，生成的氯化铅沉淀可从溶液中过滤而分离。为了使该反应完全，优选让由分离最初氯化铅沉淀所获的滤液再静置一段较长的时间。该步骤适于通过将溶液置于温度较低处如冰箱中静置过夜以使任何残存于溶液中的氯化铅(室温下水中有小的溶解度)分离出经进一步过滤而除去。此后，滤液中的溶剂组分可通过传统的方法如蒸馏或旋转蒸发而除去，从而留下所需离子液体。

以上描述的方法可用来从任意阳离子制备离子液体，该阳离子可选自咪唑鎓、吡啶鎓、或磷鎓的卤化物或其烃基取代的衍生物，特别是包括H-吡啶鎓；烷基吡啶鎓；烷基，烷基咪唑鎓；三烷基，烷基磷鎓；以及三烷基，烷基铵的那些阳离子。

用本发明的方法制备的离子液体可以用于所有已知的、由该离子液体作为催化剂的反应中，如齐聚反应、聚合反应和烷基化反应。

参见下述实施例可使本发明得到进一步说明。实施例1：

1-丁基，3-甲基硝酸咪唑鎓的制备

将硝酸铅(0.2M)溶于400ml甲醇水溶液(4∶1v/v)中。不是所有固体都溶解，所以再加入100ml蒸馏水并将溶液回流直到所有白色固体溶解为止。另外将丁基，甲基氯化咪唑鎓溶于100ml甲醇水溶液(4∶1v/v)然后将其加至硝酸铅溶液中。生成白色沉淀。然后将混合物在70～100℃回流约30分钟，然后冷却至室温。过滤冷却溶液以分离沉淀，将滤液置于冰箱内以使任何溶解的氯化铅进一步沉淀。再过滤，再次回收滤液。100℃真空蒸发约90分钟以从第二次滤液中除去含水的甲醇溶剂。回收基本上不含溶剂的，含有1-丁基，3-甲基硝酸咪唑鎓的黄色离子液体。