1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐

I1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体合成研究摘要离子液体是指完全由正负离子所组成，并且在室温或接近室温下呈现液态的盐，也称为低温熔融盐。与传统的有机溶剂相比,它具有很多优点：(1)几乎没有蒸汽压、不挥发、无臭；(2)有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学窗口；(3)通过阴阳离子的设计可调节其对水、有机物及聚合物的溶解性。本实验通过微波辅助加热法制备1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体。制备的基本过程：将药品l-甲基咪唑、溴代正丁烷、六氟磷酸钾按一定比例混合于反应容器内，然后置于微波炉中加热。将制得的产物进行提纯，并进行红外分析，确定其是否为目标产品。本实验通过对加热方法、加热时间及药品的配比等方面的改变，最终确定一个产率较高的实验方案：将混合好的药品（l-甲基咪唑、溴代正丁烷、六氟磷酸钾摩尔比为：1:1.1:1.6）放入微波炉，功率调至最低，采用加热3s，暂停30s的间歇加热方法，反应时间100min，再用去离子水和乙醚分别对其洗涤数次，最后对产物进行减压蒸馏，最终产物产率在60%左右。关键词：微波，提纯，离子液体，红外光谱，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐IISTUDYONSYNTHESISOF1-BUTYL-3-METHYLIMIDAZOLIUMHEXAFLUOROPHOSPHATEIONICLIQUIDABSTRACTIonicliquidsarecomposedentirelyofpositiveandnegativeions,andpresentatornearroomtemperatureliquidsalt,alsoknownaslow-temperaturemoltensalt.Comparedwithtraditionalorganicsolvents,ithasmanyadvantages:1.almostnovaporpressure,non-volatile,colorless,odorless;2.withagreaterrangeofstabletemperature,goodchemicalstabilityandwideelectrochemicalinterface;3.itcanbeadjustedthesolubilityforwater,organiccompoundsandpolymersthroughthedesignofions.Inthisstudy,1-butyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphateionicliquidwaspreparedusingmicrowave.Thebasicprocessofpreparation:l-methylimidazole,n-butanebromideandpotassiumhexafluorophosphateweremixedinthecontaineratacertainpropotion,andthenheatedwiththemicrowave.Purifytheproduct,andtaketheinfraredanalysistodeterminewhetherthetargetproduct.Theexperimentalprogramwithahigheryieldwasultimatelyestablishedbychangingheatingmethod,heatingtimeandtheratioofdrugsandsoon.Firstly,mixtureofdrugswereputtedinthemicrowaveovens,mostlow-endgearpreparedbyheating3s,suspended30sintermittentheatingmethod,reactiontimewas100min.Secondly,de-ionizedwaterandetherwereusedtowashthemseveraltimes,respectively.Finally,theproductswerecarriedonthereducedpressuredistillation,andthefinalproductyieldwasaround60%.KEYWORDS:Microwave,purification,infraredspectroscopy,ionicliquidIIIhexafluorophosphate,1-butyl-3-methylimidazoliumIV目录第1章绪论....................................................................................1§1.1离子液体的定义................................................................1§1.2离子液体的发展史............................................................1§1.3离子液体的分类................................................................2§1.4离子液体的性质及应用....................................................2§1.4.1离子液体的性质......................................................3§1.4.2离子液体的应用......................................................3§1.5离子液体的合成................................................................4§1.5.1离子液体的合成......................................................4§1.5.2微波加热的原理......................................................5第2章试验材料与原理...................................................................8§2.1试剂与仪器........................................................................8§2.1.1主要仪器..................................................................8§2.1.2主要试剂..................................................................8§2.2实验原理............................................................................9第3章1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体的合成..............10§3.1[Bmim]PF6合成的工艺流程............................................10§3.2微波炉加热方案的确定..................................................11§3.2.1微波炉档位的确定................................................11§3.2.2加热方法及时间的确定.........................................11第4章1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体的提纯..............13§4.1[Bmim]PF6粗产物的洗涤萃取.........................................13§4.2[Bmim]PF6产物的减压蒸馏............................................13第5章实验结果分析与讨论.........................................................15§5.1[Bmim]PF6产率的计算....................................................15§5.2产物的红外光谱分析......................................................15第6章结论..................................................................................18§6.1[Bmim]PF6的微波辅助法制备方案.................................18V§6.2结束语..............................................................................18参考文献..........................................................................................19致谢................................................................................................211第1章绪论§1.1离子液体的定义离子液体是指在室温或接近室温下呈现液体状态的、完全由阴阳离子组成的盐，也称作低温熔融盐。离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是由于其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。目前所研究的离子液体中，阳离子主要以咪唑阳离子为主，阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子（如四氟硼酸根等）为主。§1.2离子液体的发展史离子液体的历史可以追溯到1914年，当时Walden报道了(EtNH3)N03的合成(熔点12℃)。这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得称为硝基乙胺盐，这是最早的离子液体。糟糕的是，硝基乙胺盐离子液体容易发生爆炸，于是很快就被人们忘记了。1948年美国报道了三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体的专利，此类液体主要应用于电镀领域，可称为第一代室温离子液体。此类液体有一个缺点：遇到水很容易分解变质。由于氯铝酸的离子液体价格相对便宜，至今仍被应用。20世纪60年代，美国空军研究院有关研究人员对上述专利中的氯铝酸烷基吡啶离子液体进行了一系列的物理化学性质测定，标志着系统研究离子液体的开始。在美国空军研究院JohnS.Wilkes博士等的努力下，合成了电化学稳定性更好的氯铝酸二烷基咪唑正离子。由于二烷基咪唑正离子结构和化学性质特别适合作为离子液体的阳离子，所以，这类离子液体是被研究最广泛、最深入并且直到现在仍被研究和应用的一类阳离子。1992年，Wilkes研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Emim]BF4)后，离子液体的研究应用才得以迅速发展。此后，2离子液体作为绿色溶剂、反应试剂和催化剂等应用于有机合成中，有了很大的发展。§1.3离子液体的分类根据有机阳离子母体的不同，可大体将常见的离子液体分为四大类：二烷基咪唑离子、烷基吡啶离子、烷基季胺离子、烷基季膦离子。常见离子液体结构如图1-1所示。图1-1常见离子液体的各类阳离子的结构由于取代烷基的不同而衍生出各种各