烷基咪唑类离子液体的合成与表征

空 干燥 箱 内 ７ ５℃ 下干燥 ２ ， ４ｈ 得到 １ ． 产 品 １一 ３ １ｇ
Ｂ Ａ Ｌ Ｙ等 指出严格的合成过程可以除去水 ， Ｒ ＤＥ 但因 为阴离子较强 的亲水 陛， 部分产物仍 然会 吸收空气 中 的水 分 ， 因此较强 的 ０ Ｈ特征吸收峰是存 在的． 一
丁基 一 ３一甲基 咪唑六 氟 磷 酸 盐 ［ ｎ—Ｂ Ｍ］ ， ＭＩ Ｐ 产 率为 ９ ％ ． ２
文 章 编 号 ：１０ ５ ６ （０ ２ ０ 一 ０２—０ ０ ０— ４ ３ ２ １ ） ｌ ０ ８ ４
烷 基 咪唑 类 离 子 液体 的合成 与表 征
万 霞， 朱 宏 彭 思， 飞国 ， 蒋
（ 华南师范大学化学与环境学 院， 广东广州 ５ ００ ） １０ ６
摘要 ： 采用 绿色 化学合成 法， 以Ｎ一丁基 咪唑和 １２一二甲基咪 唑为反应原料 ， 酸酯为烷基化试剂 ， ， 碳 合成 了２种离子
的合 成 将 １． Ｏ７ｇ中 间体 ［ ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｃ ＭＩ Ｏ Ｏ Ｍｅ加
入到 １０ｍ 单 口烧瓶 中， ０ Ｌ 冰浴快速搅拌 下 ， 用恒压 滴液漏斗缓慢滴加 １． Ｐ １２ｇＨ Ｆ 水溶液 （ ５ ） ≥６ ％ ，
用时 约 ０ ５ｈ 继续 磁力 搅 拌 反 应 ３ｈ 反 应 物 分 层 ， ． ， ． 将混 合 液分 液 ， 层液 体 用水洗 涤 多次 ， 下 将其 放入 真
１２ １ 中 间体 ［ ． ． ｎ—Ｂ Ｉ Ｏ Ｏ Ｍｅ的 制 备 在 Ｍ Ｍ］ Ｃ
１０ ｍＬ反 应 釜 中 加 入 ０ １ ｔ ｌＮ 一正 丁 基 咪 唑 、 ０ ． ｏ ｏ
０ １ ｏ 碳 酸二 甲酯和 适 量溶 剂 ， 反应 釜 放 置 于 ． ５ｍ ｌ 将
恒温 鼓风 干燥 箱 中反 应 ２ ， 成淡黄 色液 体． 应 ４ｈ 生 反
离 子液 体 具 有 化 学 稳 定 性 高 、 解 性 好 、 点 溶 熔 低 、 易挥 发 、 导热 、 不 可 可流 动 、 环境 污 染 少 ， 具 对 并 有较 高 的 电导率 和 较 宽 的 电化 学 窗 Ｖ等 优 点 ¨ ， Ｉ Ｊ 成 为近年 来研究 的热 点 ， 部 分烷 基 咪 唑 类离 子 液 大 体 的合成 都采用 ２步 合成 法 ， １步 制 备 含 目标 阳 第
中反应 ２ ． ４ｈ 反应结束后 ， 冷却至室温 ， 旋转蒸 ８ｃ ０Ｃ 发仪除去反应溶剂和反应生成 的乙醇 ， 得到 中间体 ［ ＭＭＩ Ｏ Ｏ Ｅ 粗 产 物 ，０℃ 下真 空干 燥 １ Ｅ Ｍ］ Ｃ ｔ ７ ２ｈ之 后 ， 物 经过 丙酮 冲洗 、 产 干燥 得 到纯 化后 的淡 黄色 晶
Ｈ 的伸缩 振动 引起 ，１ ７ ｍ 和 １４ ０ｃ 附 近 ０ｅ ５ ６ ｍ 是 咪 唑 环骨 架 振 动 ，１３ ５ ｅ 附 近 是 甲基 Ｃ Ｈ ８ ｍ — 的变形 振 动 ， ６ ｍ。附 近 是 芳 环 Ｃ Ｈ 的 变 形 １ １０ ｅ 。 — 振动．
万 霞等 ： 烷基咪唑类 离子液体 的合成 与表征
８ ３
结 束后 ， 却 至室 温 ，０ｃ旋 转蒸 发 仪 除去 甲醇 ， 冷 ７ ｌ Ｃ 得
到中间体［ 一Ｂ Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ 的粗产物 ， １ Ｍ Ｍ］ Ｃ ｅ ３ 用丙酮萃 取 ，Ｏ℃ 下 真空 干 燥 １ ７ ２ｈ时 ， 获得 纯 化 后 的 中间体 ［ ＭＩ Ｏ Ｏ Ｍｅ 产率 为 ８ ％ ． Ｂ Ｍ］ Ｃ ， ８
司 ） 差示 扫 描 量 热 计 （ 国 耐 弛 公 司 的 Ｎ Ｔ ｓ Ｈ ； 德 Ｅ Ｚｃ ２０ Ｃ ； 谱 仪 （５ ０ Ｇ ＭＣ Ｄ ； 子 天 平 ０Ｐ ） 质 ４ １２ Ｌ ２ ２ Ｃ） 电 （ Ｓ １４ Ｃ ） 旋 片 式 真 空 泵 （ Ｘ Ｂ Ａ ２ Ｓ— Ｗ ； ２ Ｚ一２ ； 转 ）旋 蒸 发 仪 （ Ｅ一 ００ ． Ｒ ２０ Ａ）
年来发 展 快速 的一 种 绿色 化 工 原 料 ， 有无 毒 无腐 具 蚀等特点． 碳酸二甲酯分子中含有 城 药 物 化 工 厂 ； 酸 二 甲 ９．％ ： 盐 碳
酯、 碳酸二乙酯、 四氟硼酸水溶液（ ４ ％ ）六氟磷 ＞ Ｉ０ 、 酸水 溶液 （ ６ ％ ） 均 为分 析 纯 ， 海 晶 纯试 剂 有 ＞ Ｉ ５ ： 上
限公 司 ； 甲醇 、 无水 乙醇 、 丙酮 、 四氢 呋喃 、 乙酸 乙酯 ： 分析 纯 ， 天津 市科密 欧化 学试剂 有 限公 司。
性基团， 作为 Ｄ Ｓ 光气及 卤代 甲烷等传统试剂的 Ｍ 、 替代品， 在有机合成中得到了广泛应用 Ｊ本文采 ． 用２ 步合成法 ， 分别 以碳酸二 甲酯和碳 酸二 乙酯为 甲基化 和 乙基 化试 剂 ， 取适 当的溶剂 ， Ｎ一丁基 选 与
收稿 日期 ： ０ １一 ４—１ ２１ ｏ ９ 基金项 目： 塑产学研基金 ； 联 广东高校高分子新型材料产学研结合示范 （ 暨研究 生创新培养 ） 基地项 目（ ｇ ｚ１ｏ ） ｃｚ ｄ Ｏ ７ ｈ
｝ 通讯作者 ， ｕ ｏｇｏ ＠ｓ ａｃｒ ｚ ｈｎ２ １ ｉ ．ｏ ｈ ｎ ｎ
第１ 期
子交换． 应结 束 ， 压蒸 出滤 液 中的有机 杂质 ， 反 减 ７ ￣ 空干 燥 ２ ， 到 ［ ０Ｃ真 ４ｈ 得 ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｆ ， 率 达 ＭＩ Ｂ 产
９ ％ 以上 ． ５
［ ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｃ ， ｅ和 ［ ＭＭ Ｍ］ Ｃ ２ｔ ＭＩ Ｏ Ｏ Ｍ Ｅ Ｉ Ｏ Ｏ Ｅ 的红 外 图谱 中 ， ５ ｍ 的吸 收峰 来 自于 碳 酸酯 阴离 ２９０ｅ 子 中 的 甲基 中饱 和 Ｃ Ｈ 伸 缩 振 动． ［ — ｎ—Ｂ Ｍ］ ＭＩ Ｂ 和 ［ ＭＭ Ｍ］ Ｆ Ｆ Ｅ Ｉ Ｂ 的红 外 图谱 中 ，１０ １（ １ ６ ３ 归 ｍＩ 属于 Ｂ ， Ｂ Ｆ伸缩 振 动．在 ［ Ｆ －的 — ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｆ ＭＩ Ｐ 和 ［ ＭＭＩ Ｐ 的红外 图谱 中 ， ４ ｍ 的 吸收 峰为 Ｅ Ｍ］ ８６ｅ Ｐ 一的吸收谱带． 图 １中 ［ ｎ—Ｂ Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ Ｍ Ｍ］ Ｃ ｅ和 ［ Ｍ Ｉ Ｂ Ｅ Ｍ Ｍ］ Ｆ 在 ３４ ０ｅ 附近 均 有 明 显 的 Ｏ ０ ｍ —Ｈ 特 征 吸 收 谱 带 ， 明产物 中还 有 水 的存 在 ， 表 这是 因 为 Ｏ Ｏ Ｍｅ Ｃ 一 和 Ｂ ４ 有 较强 的亲水 性 ， 易与水 分子 结合． Ｅ －具 容
华南师范大学学报 （自然科学版）
２１ ０ ２年 ２月
Ｆｂ ０ ２ ｅ ．２ １
Ｊ ０ＵＲＮＡＬＯＦ Ｓ ＯＵＴ ＣＨＩ Ｈ ＮＡ Ｎ０ＲＭＡＬ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＹ Ｉ
第４ ４卷 第 １ 期
Ｖ０ ＿ ４ Ｎ ． ｌ４ ｏ １
（ Ａ Ｕ ＡＬＳ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ ＩＩ Ｎ） Ｎ Ｔ Ｒ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ
６种 产 物 （ ２种
ｏｌ ｔｏ碳 酸 二 乙酯 和 适 量 溶 剂 ， 于 恒 温 鼓 风 干 燥 箱 置
中间体 和 ４种 离子 液体 ） 的结 构 中都 有 咪唑 环 和 甲 基（ １ ， ３３０～ ０ ｍ。波数 范 围内出现 图 ） 在 ０ ２８０ｅ 。 ｃ Ｈ 的伸缩 振 动吸 收谱 带 ， 中大 于 ３０ ０ｅ 的 — 其 ０ ｍ 吸收 谱 带 是 由咪 唑 环 Ｃ Ｈ 的 伸 缩 振 动 引 起 ， — 而 ３００～ ０ ｍ 范 围内的 吸收谱 带是 由饱 和 ｃ ０ ２８０ｅ —
液体 的中间体 １ 一丁基 一３一甲基咪唑碳 酸 甲酯盐（ ｎ— ＭＩ Ｏ Ｏ Ｍｅ 和 １２一二甲基 一 ［ Ｂ Ｍ］ Ｃ ： ） ， ３一乙基咪唑碳酸 乙酯盐 （Ｅ ［ ＭＭＩ Ｏ Ｏ Ｅ ） 然后通过 与 Ｈ Ｆ 及 ＨＰ 的反应， Ｍ］ Ｃ ２ ｔ ， Ｂ４ Ｆ 得到产率高 、 稳定性好 的４种 离子液体 ： １一丁基 一３一甲基 咪唑 四氟硼酸盐（ ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｆ ） １ ［ ＭＩ Ｂ ４ 、 一丁基 一 ３一甲基 咪唑六氟磷 酸盐（ ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｆ ） １ ２一二 甲基 一３一乙基 ［ ＭＩ Ｐ ６ 、 ，
体 ［ ＭＭＩ Ｏ Ｏ Ｅ ， Ｅ Ｍ］ Ｃ ２ ｔ计算 产率 为 ７ ％． ０
１ ２ ３ 离子液 体 ［ ． ． ｎ—Ｂ Ｍ］ Ｆ ＭＩ Ｂ ４和 ［ ＭＭＩ Ｂ Ｅ Ｍ］ Ｆ
的合成 将 ｌ． ０７ ｇ中间体 ［ —Ｂ Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ 加 ｎ Ｍ Ｍ］ Ｃ ｅ 入到 ｌＯ Ｌ单 口烧瓶 中， Ｏｍ 冰浴快速搅拌下 ， 用恒压 滴液漏斗缓慢滴加 １． Ｂ １０ｇＨ Ｆ 水溶液 （ ４ ％） １ ＞０ ， （ ０５ｈ ， 续 在 室温 下 ， 力 搅 拌 ３ｈ进 行 阴离 约 ． ）继 磁
制备 １２一 甲基 一 ， 二 ３一乙基咪唑六氟磷酸盐 ［ ＭＭＩ ］Ｐ 时 ，晶 体 状 的 中 间 体 ［ ＭＭＩ Ｅ Ｍ Ｅ Ｍ］ Ｏ Ｏ Ｅ 先 用蒸 馏 水 溶解 ， 合 成 方 法 同 上 ， 燥 后 Ｃ ｔ 其 干 得 固体 状 ［ ＭＭＩ Ｐ ６产率 为 ９ ％ ． Ｅ Ｍ］ Ｆ ， ４
１２ ２ 中 间体 ［ ＭＭＩ Ｏ Ｏ Ｅ ． ． Ｅ Ｍ］ Ｃ ， ｔ的 制 备 在 １０ ０ ｍＬ反 应 釜 中加 入 ０ １ｔｏ １ ２一二 甲基 咪 唑 、． ５ ． ｌ ， ｏ ０ １
２ 结 果 与讨 论
２ １ 产 物结构 分析 ．
２ １ １ 离子 液 体 的 盯 一Ｉ 分析 ． ． Ｒ
１ ２ 实验方 法 ．
乙基咪唑碳酸乙酯盐 ， 然后与 Ｈ Ｆ 和 Ｈ Ｆ 反应 Ｂ Ｐ
合成 ， 得到产率高 、 稳定性好的 ４ 种烷基咪唑类离子 液体 ， 并研究了其熔点和热稳定性能． 为丰富咪唑型
离子液体的种类 ， 对开辟新 的离子液体研究与应用 领 域提 供 了相应 的理论 基础 ．
１ 实验
１ １ 试 剂 ．
试剂 ： Ｎ一丁基 咪 唑 （ ９ ２ ） １ ２一二 甲基 咪 ９． ％ ，，
离子的卤化物 ； ２ 第 步是得到 目 标离子液体 ． ｊ该方 法的不足在于反应过程中需要过量的毒性较高的卤 代烃 ， 且产物难提纯 ， 产率也不高． 碳 酸 二 甲酯 （ ＭＣ） 碳 酸 二 乙 酯 （ Ｅ 是 近 Ｄ 和 Ｄ Ｃ）