選擇性離子液體、合成方法及其應用的製作方法

2023-07-18 20:07:16 1

專利名稱：選擇性離子液體、合成方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及選擇性離子液體、合成方法及其應用，尤其用於室內空氣中SVOC汙染物的有選擇性吸收的新型咪唑類離子液體的製備方法及其用途，屬於離子液體技術領域。
背景技術：
半揮發性有機汙染物(SVOCs)是指沸點在240 400°C範圍內的有機化合物，飽和蒸氣壓雖低但有很強的吸附性能，能在氣相和空氣中的固相顆粒物之間形成一定的平衡，比揮發性有機化合物(VOCs)更穩定且難以降解，在環境中可持續數年。室內持久性的 SVOCs與大氣環境中持久性有機汙染物(POPs)可謂旗鼓相當。SVOCs主要包括阻燃劑多氯聯苯、多溴聯苯、多溴聯苯醚；增塑劑；有機殺蟲劑；多環芳烴(PAHs)；多氯二苯並二惡英 (PCDDs)、多氯二苯並呋喃(PCDFs)等等。其中多環芳烴(PAHs)是高致癌性物質，據估計每年因接觸多環芳烴而診斷為癌症的患者約26萬，基於22年的調查研究Science》指出肺癌的發生機率與室內環境中苯並(a)芘濃度成正相關。《環境與健康展望》報導諸如鄰苯二甲酸酯類(PAEs)的增塑劑可以引起過敏反應，增加哮喘和支氣管阻塞風險危害人體健康。 研究指出助燃劑多溴聯苯(PBBs)和多氯聯苯(PCBs)可危害神經系統、免疫系統、肝臟、腎臟，抑制甲狀腺激素。另有實驗證明多溴聯苯醚(PBDEs)會對鼠類學習能力和運動能力產生影響，引起肝臟毒性，內分泌失調甚至產生生殖毒性。流行病學和毒理學研究已證實半揮發性有機汙染物(SVOCs)的確會對人體健康產生重大不利影響，可以傷害人體生殖系統、 呼吸系統和內分泌系統，損害DNA。SVOCs汙染不僅危害我們當代而且影響後代並且這種危害是長遠的代際的，因此對室內環境中半揮發性有機汙染物(SVOCs)進行選擇性富集分離並測定具有重要意義。離子液體(Ionic liquids,簡稱ILs)，又稱室溫離子液體或室溫熔融鹽，是指完全由離子組成的在室溫或室溫附近溫度下呈液態的物質。離子液體中沒有電中性的分子，一般由體積相對較大、不對稱的有機陽離子和體積相對較小的無機陰離子組成。與傳統有機溶劑相比，離子液體展現出獨特的性質和功能(1)極低的蒸氣壓，無揮發性，是一種理想的新型有機溶劑；(2)較寬液態溫度範圍；(3)寬的電化學窗口(大於3V)，高電導率，良好的導電導熱性；(4)高的熱穩定性和化學穩定性；( 強溶解力和可設計性；(6)較大的極性可調控性；(7)可循環利用。室溫離子液體這些特殊性能，不僅為化學研究提供了一個嶄新領域，而且對解決現代工業帶來的環境汙染問題將會有突破性進展，它被認為與超臨界 CO2和雙水相一起構成三大綠色溶劑，具有廣闊的應用前景。離子液體發展迅速，先後經歷了對水和空氣不穩定的第一代離子液體-氯鋁酸鹽離子液體，抗水解、穩定性強的第二代離子液體以及功能化的第三代離子液體。離子液體種類繁多，但到目前為止研究最多、應用最廣泛、技術更成熟的是咪唑類離子液體。我們根據自己的實際需求針對室內空氣中的SVOCs設計合成了新型選擇性咪唑類離子液體，即通過改變陽離子支鏈結構引入新的特定官能團，以改善離子液體理化性能使其可滿足某種特定需求，進一步表現出離子液體用途專一性、針對性。

發明內容
本發明的目的是針對室內空氣中半揮發性有機汙染物(SVOCs)，提供幾種新型選擇性咪唑類離子液體的製備方法，且溫和的條件有利於規模化生產的實現。本發明以N-甲基咪唑和帶有特定官能團的滷代烴衍生物為原料，合成的1，3_ 二位取代的咪唑陽離子和滷素陰離子組成的離子液體以及進一步通過陰離子交換得到的新型選擇性離子液體，目的是用於室內空氣中痕量汙染物SVOC的萃取富集及後續的儀器聯用測定。本合成以1-甲基咪唑、滷代烴類衍生物為反應起始原料，經季胺化、離子交換兩步反應製得，陰離子分別為Br_和PF6_。本發明提供的選擇性離子液體咪唑類溴鹽和咪唑類六氟磷酸鹽，其結構式為
權利要求
1.咪唑類選擇性離子液體，其特徵在於，咪唑類溴鹽離子液體和咪唑類六氟磷酸鹽離子液體，結構式為
2.按照權利要求1所述的咪唑類溴鹽離子液體的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟在N2保護下，向反應容器中加入有機溶劑，將N-甲基咪唑與滷代烴衍生物按摩爾配比 1:1-1: 1.5加入到反應容器中，室溫下不斷攪拌，緩慢升溫至回流反應12h，反應完畢體系分為兩層，下層是得到的滷素類離子液體粗產物，上層為反應溶劑及過量的未反應的反應原料，趁熱經分液漏鬥分液，用乙酸乙酯洗滌下層粗產物，減壓蒸餾除去溶劑和乙酸乙酯，真空乾燥得白色固體即咪唑類溴鹽離子液體；上述所述的有機溶劑優選乙腈，滷代烴衍生物選自溴乙酸甲酯、對溴甲基苯甲酸甲酯。
3.按照權利要求2的製備方法，其特徵在於，還包括如下步驟所得1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽離子液體採用乙腈重結晶進一步純化；1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽採用儘可能少的三氯甲烷加熱溶解，然後滴加乙酸乙酯進行重結晶進一步純化。
4.按照權利要求1所述的咪唑類六氟磷酸鹽離子液體的製備方法，其特徵在於，以水作溶劑，將六氟磷酸鹽和咪唑類溴鹽離子液體混合，其摩爾比為1 1-1 1.2，室溫攪拌 12h，抽濾洗滌產物，真空乾燥得咪唑類六氟磷酸鹽離子液體產物。
5.按照權利要求4所述的咪唑類六氟磷酸鹽離子液體的製備方法，其特徵在於，還包括以下步驟1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽採用儘可能少的甲醇加熱溶解，然後滴加乙酸乙酯進行重結晶純化；1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽採用儘可能少的丙酮加熱溶解，然後滴加三氯甲烷進行重結晶純化。
6.權利要求1所述的咪唑類選擇性離子液體用於室內空氣中SVOC汙染物的吸收。
全文摘要
選擇性離子液體、合成方法及其應用，屬於離子液體技術領域。本發明離子液體為1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽、1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。以N-甲基咪唑和相應的滷代烴衍生物為原料，合成的1，3-二位取代的咪唑溴化鹽離子液體以及進一步通過陰離子交換得到咪唑六氟磷酸鹽離子液體。目的是用於室內空氣中痕量汙染物SVOC的萃取富集及後續的儀器聯用測定。本發明所提供的離子液體製備方法，具有裝置簡單、易於操作、反應條件要求不高等優點。
文檔編號B01D53/14GK102532029SQ20111040431
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者客慧明, 王小逸, 陳慧敏 申請人:北京工業大學