N_羧基吡啶功能化离子液体的表征

Br(φ)nsted酸性功能化离子液体催化合成大豆油生物柴油申志兵;延晨政哲;武秀丽;何力擎;赵太萍【摘要】制备一种Br(φ)nsted酸性功能化离子液体并进行表征,然后将该离子液体用于催化合成大豆油生物柴油.结果表明:该离子液体酸性与浓硫酸十分接近,且具有较好的稳定性;该离子液体具有良好的催化性能,在离子液体催化剂与大豆油摩尔比1∶10、甲醇与大豆油摩尔比12∶1、反应时间5h、反应温度140℃的最佳条件下,生物柴油产率达到96.57％,并且该离子液体重复使用7次生物柴油产率保持在95％以上;通过该方法制得大豆油生物柴油的主要理化指标基本达到-10#柴油的国V标准.%A kind of Br(φ)nsted a cid functionalized ionic liquid was prepared and characterized,and it was used to produce biodiesel from soybean oil.The results showed that the acidity of ionic liquid was comparable to the acidity of the concentrated sulfuric acid and it had a good stability.The ionic liquid had good catalytic activity for producing biodiesel from soybean oil.The yield of biodiesel was up to 96.57％ under the optimal conditions of molar ratio of ionic liquid to soybean oil 1∶ 10,molar ratio of methanol to soybean oil 12∶ 1,reaction time 5 h,and reaction temperature 140 ℃.The yield of biodiesel kept above 95％ after the ionic liquid was recycled for seven times.The primary physicochemical indexes of the soybean oil biodiesel met the state V standard of-10 # diesel.【期刊名称】《中国油脂》【年(卷),期】2017(042)008【总页数】5页(P44-48)【关键词】Br(φ)nsted酸;功能化离子液体;大豆油;生物柴油【作者】申志兵;延晨政哲;武秀丽;何力擎;赵太萍【作者单位】西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065【正文语种】中文【中图分类】O643;TE667生物柴油作为一种可再生资源，具有闪点高、十六烷值高、硫含量低、含氧量高、燃烧残炭低等优点[1-2]，可有效缓解石化资源的消耗。

离子液体概述及其应用前言：离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体，也称之为低温下的熔盐。

离子液体具有低蒸汽压，良好的离子导电导热性，液体状态温度范围广和可设计性等优点。

离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质，给大部分传统化工反应提供了新的思路，特别是在绿色化学设计中的应用。

本文首先阐述了离子液体的基础知识，而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域，摩擦领域，生物医药领域中的应用。

主题：一 离子液体概述1.1离子液体的发展及性质20世纪时“离子液体”（IL ）仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语，比如高温盐。

现在，术语IL 大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。

早在1914年，Walden [1]合成出乙基硝酸铵，熔点为12℃，但当时这一发现并未引起关注。

20世纪40年代，Hurley 等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br 。

此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充，包括各种基团修饰，如N-烷基吡啶，1,3-二烷基咪唑等，另外研究了此类离子液体系在电化学，有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。

但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl ，对水和空气敏感，从而限制了他们的应用。

所以直到1992年，Wilkes [3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与-4BF ，-6PF 阴离子构成的对水和空气都很稳定的离子液体。

此后在全世界范围内形成了研究离子液体的热潮。

这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。

（1）液体状态温度范围广，300℃；（2）蒸汽压低，不易挥发；（3）对有机物，无机物都有很好的溶解性，是许多化学反应能够在均相中完成；（4）密度大，与许多溶剂不溶，当用另一溶剂萃取产物时，通过重力作用，可实现溶剂与产物的分离；（5）较大的可调控性；（6）作为电解质具有较大的电化学窗口，良好的导电性，热稳定性。

这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用，同时也会提高现有的科技水平。

当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子、烷基季瞵离子、1, 3 -二烷基取代的咪唑离子、N - 烷基取代的吡啶离子记为。

根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐。

其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。

此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。

此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。

此外因AlCl3遇水会放出HCl,对皮肤有刺激作用。

另一类离子液体,也被称为新离子液体,是在1992年发现BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。

这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。

其正离子多为烷基取代的咪唑离子 + ,如 + ,负离子多用BF4- 、PF6- ,也有CF3 SO3- 、(CF3 SO2 ) 2N- 、C3 F7 COO- 、C4 F9 SO3、CF3 COO- 、(CF3 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 2N- 、SbF6- 、AsF6、为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。

离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。

一般阳离子为有机成分,并根据阳离子的不同来分类。

离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基钅翁阳离子、N- 烷基吡啶阳离子和N, N ’- 二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N ’- 二烷基咪唑阳离子。

离子液体合成大体上有2种基本方法:直接合成法和两步合成法。

直接合成法就是通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。

一种哌嗪类离子液体的合成和性质研究作者：邵东贝秦敏锐赵华绒蔡黄菊余利明来源：《科技视界》2016年第19期[摘要]在离子液体领域，季铵盐型离子液体的合成基本以一步法为主，操作方便，产率高，纯度高，成本相对较低。

本文以N-烷基哌嗪和有机酸为原料，在室温下采用一步法合成了一类新型季铵盐型离子液体，N-烷基哌嗪有机酸盐离子液体。

采用红外光谱和核磁共振氢谱对产物进行了表征，并对其基本的物理化争性质进行了研究。

[关键词]离子液体；哌嗪类；N-烷基；合成；性质0引言离子液体（Ionic liquid）是指全部由离子构成，在室温或室温附近为液体的有机盐。

室温离子液体（RTLs）是指熔点等于或低于室温的离子液体。

离子液体起源于1914年Waldenm合成的硝酸乙铵盐，其熔点为13-14℃。

1999年后，离子液体的阳离子不再局限于咪唑或吡啶类，科学家开始研究各种特殊结构。

目前，离子液体的研究是化学界的主要内容之一。

离子液体的种类繁多，按阴、阳离子的不同进行排列组合，其种类要多于508种。

大量的阳离子和阴离子可以组成各种不同的离子液体，因此它又被称为是“可设计”化合物。

离子液体应用于化学化工领域，从多方面显示出其相对于常规有机溶剂的优势，例如蒸汽压低、不易挥发、液程宽、低毒或无毒、不易燃等。

正是由于这些优点，离子液体在作为绿色溶剂方面拥有很大的潜力。

离子液体中研究最多的要属咪唑型离子液体，但由于原料咪唑的价格比较昂贵，使得生产成本较高。

离子液体的制备一般采用直接加热回流的方法，传统的加热搅拌工艺中烷基化反应往往需要很长时间，同时耗费大量的有机溶剂作为反应介质和洗涤剂，增加了离子液体的生产成本，并且容易形成污染，成为其大规模生产和应用的障碍之一。

本文针对离子液体存在制备难、成本高的问题，希望开发出一种容易制备，成本低，适合大规模工业生产的离子液体。

由于咪唑型离子液体的成本较高，故考虑合成价格相对便宜的新型季铵盐型离子液体。

离子液体的发展历程及其应用研究离子液体具有蒸汽压低、熔点低、稳定性高、电化学窗口宽、酸性可调等优良的特性，用途越来越广泛，近年来已成为诸多领域的研究热点。

本文主要对离子液体的种类进行了划分、讲述了离子液体的发展历程，重点介绍了离子液体作为电解质，绿色溶剂，催化剂，高效液相色谱流动相添加剂等方面的应用。

标签：离子液体；发展历程；应用1 离子液体发展史离子液体又称室温离子液体、室温熔融盐等，是在室温或接近于室温情况下以阴、阳离子组成的熔融盐体系。

1.1 按照离子液体发展顺序和时间追溯离子液体的发展历史，可将离子液体分为第一代、第二代和第三代离子液体。

从上世纪40年代末，由美国专利报道的三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体[1]被称为第一代室温离子液体。

此类离子液体主要应用在电镀领域。

上世纪90年代，由二烷基咪唑阳离子和六氟磷酸、四氟硼酸阴离子构成的室温离子液体[2]，被称之为第二代室温离子液体。

此类离子液体具有较好的稳定性。

到21世纪，在二烷基咪唑侧链上引入不同的官能团，被称之为第三代室温离子液体。

研究者可以根据不同的需求设计出具有不同功能的离子液体，使得离子液体的种类和功能变得更加完善和丰富，此类离子液体某种特殊性能和用途。

1.2 按照离子液体组成的结构根据构成离子液体的阴离子的组成不同可分为两大类：一类是氯铝酸类离子液体（组成可调的）；另一类是组成稳定的，其阴离子主要包括（CF3SO2）2N?、BF4?、PF6?、CF3COO?、AsF6?、CF3SO3?等。

根据构成离子液体的阳离子种类不同可以将阳离子分为季鏻盐类、季铵盐类、噻唑类、噻唑啉类，咪唑类、吡啶类等。

1.3 按照离子液体在水中溶解性主要依据离子液体在水中的溶解性不同而分。

还可以将室温离子液体分为憎水性离子液体和亲水性离子液体。

前者如[BPy]PF6、[BMIm]PF6、[OMIm]PF6、[BMIm]SbF6等，后者如[BPy]BF4、[BMIm]BF4、[EMIm]BF4、[EMIm]Cl等。