專(zhuān)利名稱(chēng)：選擇性離子液體、合成方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及選擇性離子液體、合成方法及其應(yīng)用，尤其用于室內(nèi)空氣中SVOC污染物的有選擇性吸收的新型咪唑類(lèi)離子液體的制備方法及其用途，屬于離子液體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半揮發(fā)性有機(jī)污染物(SVOCs)是指沸點(diǎn)在240 400°C范圍內(nèi)的有機(jī)化合物，飽和蒸氣壓雖低但有很強(qiáng)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(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)更穩(wěn)定且難以降解，在環(huán)境中可持續(xù)數(shù)年。室內(nèi)持久性的 SVOCs與大氣環(huán)境中持久性有機(jī)污染物(POPs)可謂旗鼓相當(dāng)。SVOCs主要包括阻燃劑多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚；增塑劑；有機(jī)殺蟲(chóng)劑；多環(huán)芳烴(PAHs)；多氯二苯并二惡英 (PCDDs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)等等。其中多環(huán)芳烴(PAHs)是高致癌性物質(zhì)，據(jù)估計(jì)每年因接觸多環(huán)芳烴而診斷為癌癥的患者約26萬(wàn)，基于22年的調(diào)查研究Science》指出肺癌的發(fā)生幾率與室內(nèi)環(huán)境中苯并(a)芘濃度成正相關(guān)?！董h(huán)境與健康展望》報(bào)道諸如鄰苯二甲酸酯類(lèi)(PAEs)的增塑劑可以引起過(guò)敏反應(yīng)，增加哮喘和支氣管阻塞風(fēng)險(xiǎn)危害人體健康。 研究指出助燃劑多溴聯(lián)苯(PBBs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)可危害神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟、腎臟，抑制甲狀腺激素。另有實(shí)驗(yàn)證明多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)會(huì)對(duì)鼠類(lèi)學(xué)習(xí)能力和運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生影響，引起肝臟毒性，內(nèi)分泌失調(diào)甚至產(chǎn)生生殖毒性。流行病學(xué)和毒理學(xué)研究已證實(shí)半揮發(fā)性有機(jī)污染物(SVOCs)的確會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生重大不利影響，可以傷害人體生殖系統(tǒng)、 呼吸系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)，損害DNA。SVOCs污染不僅危害我們當(dāng)代而且影響后代并且這種危害是長(zhǎng)遠(yuǎn)的代際的，因此對(duì)室內(nèi)環(huán)境中半揮發(fā)性有機(jī)污染物(SVOCs)進(jìn)行選擇性富集分離并測(cè)定具有重要意義。離子液體(Ionic liquids,簡(jiǎn)稱(chēng)ILs)，又稱(chēng)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(tài)的物質(zhì)。離子液體中沒(méi)有電中性的分子，一般由體積相對(duì)較大、不對(duì)稱(chēng)的有機(jī)陽(yáng)離子和體積相對(duì)較小的無(wú)機(jī)陰離子組成。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，離子液體展現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)和功能(1)極低的蒸氣壓，無(wú)揮發(fā)性，是一種理想的新型有機(jī)溶劑；(2)較寬液態(tài)溫度范圍；(3)寬的電化學(xué)窗口(大于3V)，高電導(dǎo)率，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性；(4)高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；( 強(qiáng)溶解力和可設(shè)計(jì)性；(6)較大的極性可調(diào)控性；(7)可循環(huán)利用。室溫離子液體這些特殊性能，不僅為化學(xué)研究提供了一個(gè)嶄新領(lǐng)域，而且對(duì)解決現(xiàn)代工業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題將會(huì)有突破性進(jìn)展，它被認(rèn)為與超臨界 CO2和雙水相一起構(gòu)成三大綠色溶劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。離子液體發(fā)展迅速，先后經(jīng)歷了對(duì)水和空氣不穩(wěn)定的第一代離子液體-氯鋁酸鹽離子液體，抗水解、穩(wěn)定性強(qiáng)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(lèi)繁多，但到目前為止研究最多、應(yīng)用最廣泛、技術(shù)更成熟的是咪唑類(lèi)離子液體。我們根據(jù)自己的實(shí)際需求針對(duì)室內(nèi)空氣中的SVOCs設(shè)計(jì)合成了新型選擇性咪唑類(lèi)離子液體，即通過(guò)改變陽(yáng)離子支鏈結(jié)構(gòu)引入新的特定官能團(tuán)，以改善離子液體理化性能使其可滿足某種特定需求，進(jìn)一步表現(xiàn)出離子液體用途專(zhuān)一性、針對(duì)性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)室內(nèi)空氣中半揮發(fā)性有機(jī)污染物(SVOCs)，提供幾種新型選擇性咪唑類(lèi)離子液體的制備方法，且溫和的條件有利于規(guī)?；a(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明以N-甲基咪唑和帶有特定官能團(tuán)的鹵代烴衍生物為原料，合成的1，3_ 二位取代的咪唑陽(yáng)離子和鹵素陰離子組成的離子液體以及進(jìn)一步通過(guò)陰離子交換得到的新型選擇性離子液體，目的是用于室內(nèi)空氣中痕量污染物SVOC的萃取富集及后續(xù)的儀器聯(lián)用測(cè)定。本合成以1-甲基咪唑、鹵代烴類(lèi)衍生物為反應(yīng)起始原料，經(jīng)季胺化、離子交換兩步反應(yīng)制得，陰離子分別為Br_和PF6_。本發(fā)明提供的選擇性離子液體咪唑類(lèi)溴鹽和咪唑類(lèi)六氟磷酸鹽，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.咪唑類(lèi)選擇性離子液體，其特征在于，咪唑類(lèi)溴鹽離子液體和咪唑類(lèi)六氟磷酸鹽離子液體，結(jié)構(gòu)式為
2.按照權(quán)利要求1所述的咪唑類(lèi)溴鹽離子液體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟在N2保護(hù)下，向反應(yīng)容器中加入有機(jī)溶劑，將N-甲基咪唑與鹵代烴衍生物按摩爾配比 1:1-1: 1.5加入到反應(yīng)容器中，室溫下不斷攪拌，緩慢升溫至回流反應(yīng)12h，反應(yīng)完畢體系分為兩層，下層是得到的鹵素類(lèi)離子液體粗產(chǎn)物，上層為反應(yīng)溶劑及過(guò)量的未反應(yīng)的反應(yīng)原料，趁熱經(jīng)分液漏斗分液，用乙酸乙酯洗滌下層粗產(chǎn)物，減壓蒸餾除去溶劑和乙酸乙酯，真空干燥得白色固體即咪唑類(lèi)溴鹽離子液體；上述所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選乙腈，鹵代烴衍生物選自溴乙酸甲酯、對(duì)溴甲基苯甲酸甲酯。
3.按照權(quán)利要求2的制備方法，其特征在于，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采用乙腈重結(jié)晶進(jìn)一步純化；1-對(duì)甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽采用盡可能少的三氯甲烷加熱溶解，然后滴加乙酸乙酯進(jìn)行重結(jié)晶進(jìn)一步純化。
4.按照權(quán)利要求1所述的咪唑類(lèi)六氟磷酸鹽離子液體的制備方法，其特征在于，以水作溶劑，將六氟磷酸鹽和咪唑類(lèi)溴鹽離子液體混合，其摩爾比為1 1-1 1.2，室溫?cái)嚢?12h，抽濾洗滌產(chǎn)物，真空干燥得咪唑類(lèi)六氟磷酸鹽離子液體產(chǎn)物。
5.按照權(quán)利要求4所述的咪唑類(lèi)六氟磷酸鹽離子液體的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽采用盡可能少的甲醇加熱溶解，然后滴加乙酸乙酯進(jìn)行重結(jié)晶純化；1-對(duì)甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽采用盡可能少的丙酮加熱溶解，然后滴加三氯甲烷進(jìn)行重結(jié)晶純化。
6.權(quán)利要求1所述的咪唑類(lèi)選擇性離子液體用于室內(nèi)空氣中SVOC污染物的吸收。
全文摘要
選擇性離子液體、合成方法及其應(yīng)用，屬于離子液體技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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(duì)甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑溴鹽、1-對(duì)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(yīng)的鹵代烴衍生物為原料，合成的1，3-二位取代的咪唑溴化鹽離子液體以及進(jìn)一步通過(guò)陰離子交換得到咪唑六氟磷酸鹽離子液體。目的是用于室內(nèi)空氣中痕量污染物SVOC的萃取富集及后續(xù)的儀器聯(lián)用測(cè)定。本發(fā)明所提供的離子液體制備方法，具有裝置簡(jiǎn)單、易于操作、反應(yīng)條件要求不高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102532029SQ20111040431
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者客慧明, 王小逸, 陳慧敏 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)