1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法及應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：（1）將重量份比例為1:1-1.15的N-甲基咪唑和烯丙基氯加入到100mL的三口燒瓶中,充N2保護(hù),油浴加熱回流；（2）回流至只產(chǎn)生少量液滴，為反應(yīng)基本完全；（3）用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除過量烯丙基氯，冷卻至室溫；（4）用乙醚作為萃取劑,萃取去除可能殘余的N-甲基咪；（5）80-90℃真空烘箱中干燥40-48h，得到淡黃色粘性液體。本發(fā)明以N-甲基咪唑,烯丙基氯,氯丁烷為原料,合成1-烯丙基,3-甲基氯代咪唑([AMIM]Cl)，步驟簡單，安全，純度高，收率高。產(chǎn)物作為溶劑溶解纖維素的效果好，尤其能溶解目前備受重用的竹纖維，發(fā)展前景好。
【專利說明】1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域試劑合成及應(yīng)用，尤其涉及一種離子液體的合成及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】[0002]隨著不可再生資源(如石油、天然氣、煤礦和金屬礦藏等)的急劇耗竭，天然高分子的開發(fā)與利用日益引起世人的關(guān)注。纖維素作為自然界中最豐富的天然高分子材料，其開發(fā)與利用一直備受關(guān)注。但由于天然纖維素較高的結(jié)晶度和分子間和分子內(nèi)存在大量的氫鍵，使其具有不熔化、在大多數(shù)溶劑中不溶解的特點，這成為纖維素在應(yīng)用開發(fā)中的最大障礙。開發(fā)有效的纖維素溶劑體系是解決這一難題的關(guān)鍵。研究較多的纖維素溶劑主要有銅氨溶液、N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)溶劑體系，氯化鋰/ 二甲基乙酰胺(LiCl/DMAC)溶劑體系等，而這些溶劑或多或少存在著不穩(wěn)定、有毒害、不易回收、價格昂貴等缺點。開發(fā)低成本、環(huán)境友好的纖維素溶劑仍然是這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0003]室溫離子液體作為一種室溫下熔融的鹽，是近年來興起的一類極具應(yīng)用前景的環(huán)境友好型溶劑，以其特有的良溶劑性、強(qiáng)極性、不揮發(fā)、不氧化、對水和空氣穩(wěn)定等優(yōu)良性能而受到化學(xué)界的廣泛關(guān)注，在化學(xué)合成、電化學(xué)、萃取分離、材料制備等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用日益為世人所關(guān)注，被認(rèn)為能在許多領(lǐng)域代替易揮發(fā)化學(xué)溶劑的綠色溶劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高純度的可以作為纖維素溶解體系的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
(1)將重量份比例為1:1-1.15的N-甲基咪唑和烯丙基氯加入到100 mL的三口燒瓶中，充N2保護(hù)，油浴加熱回流，同時施以電磁攪拌；
(2)溶液顏色隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸由無色變?yōu)辄S色，粘度逐漸變大，至回流只產(chǎn)生少量液滴，為反應(yīng)基本完全；
(3)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除過量烯丙基氯，冷卻至室溫；
(4)用乙醚作為萃取劑，施以強(qiáng)烈攪拌，萃取去除可能殘余的N-甲基咪；
(5)80-90°C真空烘箱中干燥40-48 h，得到淡黃色粘性液體，為1-烯丙 基，3-甲基氯代咪唑([AMM] Cl)。
[0006]優(yōu)選的，步驟(1)中N-甲基咪唑和烯丙基氯的重量份比例為1:1.15。
[0007]優(yōu)選的，步驟(1)中的油浴加熱回流是:先20°C油浴加熱回流、再升高到40°C油浴加熱回流，最后升高并穩(wěn)定在60°C油浴加熱回流。
[0008]優(yōu)選的，步驟(1)- (2)的整個油浴回流時間為8h。
[0009]優(yōu)選的，步驟(5)中85°C真空烘箱中干燥40h。
[0010]本發(fā)明還提供一種將1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體用于纖維素的溶解的應(yīng)用。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:所述的應(yīng)用包括如下步驟:
(1)纖維素的活化:對原生纖維素漿柏進(jìn)行堿活化，用無水乙醇洗滌數(shù)次后，在低溫的真空烘箱中干燥備用；
(2)纖維素的溶解:將稱量的活化纖維素加入到[AMIM]C1中，使纖維素濃度達(dá)到5wt%,密封在試管中，80°C油浴中施以磁力攪拌，進(jìn)行溶解。
[0012]優(yōu)選的，所述原生纖維素漿柏為竹漿柏或木漿柏。
[0013]優(yōu)選的，步驟(1)中，所述無水乙醇洗滌8-10次。
[0014]優(yōu)選的，步驟(1)中所述真空烘箱的低溫溫度范圍為55_60°C。
[0015]本發(fā)明解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，本發(fā)明以N-甲基咪唑，烯丙基氯，氯丁烷為原料，合成1-烯丙基，3-甲基氯代咪唑([AMIM] Cl)，步驟簡單，安全，純度高，收率高。作為溶劑溶解纖維素的效果好，尤其能溶解目前備受重用的竹纖維，發(fā)展前景好。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017]實施例1
1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，包括如下步驟:
(I)將22.908g(0.275 mol)的N-甲基咪唑和25.245g(0.33mol)的烯丙基氯加入到100 mL的三口燒瓶中，充隊保護(hù)，在60°C的油浴中加熱回流，同時施以電磁攪拌。
[0018](2)溶液顏色隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸由無色變?yōu)辄S色，粘度逐漸變大，7 h后回流只產(chǎn)生少量液滴，為反應(yīng)基本完全；
(3)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除過量烯丙基氯，冷卻至室溫；
(4)用乙醚作為萃取劑，施以強(qiáng)烈攪拌，萃取去除可能殘余的N-甲基咪；
(5)80°C真空烘箱中干燥48h，得到淡黃色粘性液體43.758 g,為1-烯丙 基，3-甲基氯代咪唑([AMM] Cl)，收率99%。
[0019]將實施例1的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體用于纖維素的溶解。包括如下步驟:
(I)纖維素的活化:對原生纖維素漿柏進(jìn)行堿活化，用無水乙醇洗滌數(shù)次后，在低溫的真空烘箱中干燥備用。其中，堿活化方法采用“王淵龍，程博聞，趙家森.纖維素的活化[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，(4):83-86.”中方法。原生纖維素漿柏為木漿柏。
[0020](2)纖維素的溶解:將稱量的活化纖維素加入到[AMIM]C1中，使纖維素濃度達(dá)到5wt%,密封在試管中，80 °C油浴中施以磁力攪拌，進(jìn)行溶解。
[0021]溶解后的纖維素可以制成纖維素膜，應(yīng)用廣泛。
[0022]實施例2
1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，與實施例1的區(qū)別在于:
步驟(1)中N-甲基咪唑22.025g，烯丙基氯25.329g。保證反應(yīng)完全，提高收率。
[0023]步驟(1)中的油浴加熱回流是:先20°C油浴加熱回流、再升高到40°C油浴加熱回流，最后升高并穩(wěn)定在60°C油浴加熱回流。逐步升溫加熱，一方面防止驟然升溫發(fā)生危險，另一方面適當(dāng)放慢反應(yīng)速度有助于反應(yīng)的充分。從開始油浴加熱到回流結(jié)束，整個油浴回流時間為8h。
[0024]步驟(5)中85°C真空烘箱中干燥40h。一方面將溫度控制在85°C，有利于減少干燥時間，提高效率；另一方面干燥時間控制在40h，避免干燥過度發(fā)生其它反應(yīng)。
[0025]本實施例方法的產(chǎn)率為99.2%。
[0026]將實施例2的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體用于纖維素的溶解。包括如下步驟:
(1)纖維素的活化:對原生纖維素漿柏進(jìn)行堿活化，用無水乙醇洗滌數(shù)次后，在低溫的真空烘箱中干燥備用。其中，堿活化方法采用“王淵龍，程博聞，趙家森.纖維素的活化[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，(4):83-86.”中方法。原生纖維素漿柏為竹漿柏。
[0027](2)纖維素的溶解:將稱量的活化纖維素加入到[AMIM]C1中，使纖維素濃度達(dá)到5wt%,密封在試管中，80 °C油浴中施以磁力攪拌，進(jìn)行溶解。
[0028]具體的，步驟(1)中，無水乙醇洗滌8-10次，可較好的去除雜質(zhì)，提高溶解的竹纖
維純度。
[0029]步驟(1)中真空烘箱的低溫溫度范圍為55-60°C，有助于平衡干燥質(zhì)量和保持竹纖維性質(zhì)。
[0030]由于竹纖維的抗菌、抗輻射等優(yōu)點被越來越多的發(fā)現(xiàn)，目前竹纖維的應(yīng)用更加的廣泛，上述溶解竹纖維的體系有助于竹纖維的處理和后續(xù)應(yīng)用的實現(xiàn)，意義重大。
[0031]本發(fā)明實施例1-2中，N-甲基咪唑的純度大于99%，烯丙基氯為分析純，氯丁烷為分析純。
[0032]以上依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將重量份比例為1:1-1.15的N-甲基咪唑和烯丙基氯加入到100 mL的三口燒瓶中，充N2保護(hù)，油浴加熱回流，同時施以電磁攪拌； (2)溶液顏色隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸由無色變?yōu)辄S色，粘度逐漸變大，至回流只產(chǎn)生少量液滴，為反應(yīng)基本完全； (3)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除過量烯丙基氯，冷卻至室溫； (4)用乙醚作為萃取劑，施以強(qiáng)烈攪拌，萃取去除可能殘余的N-甲基咪； (5)80-90°C真空烘箱中干燥40-48 h，得到淡黃色粘性液體，為1_烯丙基，3-甲基氯代咪唑([AMM] Cl)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于:步驟(1)中N-甲基咪唑和烯丙基氯的重量份比例為1:1.15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于:步驟(1)中的油浴加熱回流是:先20°C油浴加熱回流、再升高到40°C油浴加熱回流，最后升高并穩(wěn)定在60°C油浴加熱回流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于:步驟(1)- (2)的整個油浴回流時間為8h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的制備方法，其特征在于:步驟(5)中85°C真空烘箱中干燥40h。
6.如權(quán)利要求1所述的1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體的應(yīng)用，其特征在于:所述1-烯丙基，3-甲基咪唑室溫離子液體用于纖維素的溶解。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟: (1)纖維素的活化:對原生纖維素漿柏進(jìn)行堿活化，用無水乙醇洗滌數(shù)次后，在低溫的真空烘箱中干燥備用； (2)纖維素的溶解:將稱量的活化纖維素加入到[AMIM]C1中，使纖維素濃度達(dá)到5wt%,密封在試管中，80 °C油浴中施以磁力攪拌，進(jìn)行溶解。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述原生纖維素漿柏為竹漿柏或木漿柏。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(1)中，所述無水乙醇洗滌8-10次。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(1)中所述真空烘箱的低溫溫度范圍為 55-60 °C。
【文檔編號】C07D233/58GK103497158SQ201310455585
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】靳丹萍 申請人:蘇州國環(huán)環(huán)境檢測有限公司