咪唑类功能化离子液体合成工艺的研究

＊赵春生 周瀚成 张树兴 张洁怡

（西北民族大学化工学院 甘肃 730030）

咪唑类功能化离子液体合成工艺的研究

＊赵春生 周瀚成 张树兴 张洁怡

（西北民族大学化工学院 甘肃 730030）

本文研究了1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVIM)Cl功能化离子液体的合成工艺。采用两步合成法，由N-烯丙基咪唑与1，2-二氯乙烷，三乙胺通过两步季铵化反应制得，通过对合成条件进行实验分析。结果表明：N-烯丙基咪唑和1，2-二氯乙烷按摩尔比1︰1.2混合，60℃下反应30h；1-烯丙基-3-(2-氯代乙基)氯化咪唑嗡与胺类物质按摩尔比1∶1.5混合，50℃下反应20h为最佳合成条件。采用IR、1H NMR、13C NMR对产物进行表征，结果表明所合成的产物确为目标离子液体。

功能化离子液体；1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVIM)Cl；合成工艺；表征

离子液体是指在室温或接近室温下呈液态的、完全由阴阳离子组成的盐，也称低温熔融盐。离子液体由于具有一些独特的性能，如绝大部分离子液体不挥发、几乎没有蒸汽压、离子电导率高和较宽的电化学窗口、较高的热力学和化学稳定性以及分子具有可设计性等而成为近年来研究的热点。功能化离子液体已被广泛地应用于各种有机反应中，通过对离子液体的选择和设计可以获得较一般催化剂高的反应效率和选择性，目前，关于离子液体合成的工艺研究并不充分，这也在一定程度上限制了离子液体的放大生产和工业化，因此对制备条件包括反应温度、反应物的量、反应时间和溶剂的选择等方面进行优化是非常有必要的。本文选择了可以作为聚合物单体的1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐为研究对象，并对这种离子液体的合成条件进行了优化研究，并对产物的结构进行一系列表征，以期充实离子液体数据库。

1.实验部分

(1)主要仪器

旋转蒸发仪(RE5002)、恒温磁力揽拌器(85-2)，巩义市英峪高科仪器厂；电子分析天平(CP214)，奥豪斯仪器（上海）有限公司；电热恒温干燥箱(DHG-9031)，太仓精宏仪器设备有限公司；德国 Bruker Equinox 55 红外光谱仪(KBr压片)；Varian Inova-400型核磁共振仪(TMS为内标，CD3OD为溶剂)。

(2)主要试剂

N-烯丙基咪唑，中科院兰州化学物理研究所；1,2-二氯乙烷、三乙胺、甲醇、乙醇、无水乙醚等均为分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司。

(3)(AVIM）Cl离子液体制备工艺

①(AVIM）Cl合成原理，如图1。

②(AVIM）Cl合成工艺

图1 (AVIM）Cl合成原理

在100mL的圆底烧瓶中加入0．10mol N-烯丙基咪唑溶解于适量的甲醇中，按摩尔比1︰1．2滴入1，2-二氯乙烷，滴加完毕后在60℃下搅拌反应30h，反应结束后将反应体系抽滤，抽滤后的滤饼用无水乙醚洗涤，得到淡黄色固体中间体1-烯丙基-3-(2-氯代乙基)氯化咪唑嗡，真空干燥至恒重。

取中间体1-烯丙基-3-(2-氯代乙基)氯化咪唑嗡0．10mol溶解于适量的乙醇中，按摩尔比1︰1．5加入三乙胺，磁力搅拌，于50℃下反应20h，合成离子液体反应结束后，低温析出季铵盐，经旋蒸除乙醇溶剂，萃取除去剩余的季铵盐，干燥后，得到黄色粘稠状液体。

2.结果与讨论

(1)红外光谱分析

图2 (AVIM）Cl的红外光谱图

在1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐的IR谱图中，各峰归属如下：

3426．3cm-1为O-H的特征吸收带，是原料中少量的水造成的；3072．2cm-1为咪唑环上N=C-H的C-H伸缩振动；1650．5cm-1为C=C的伸缩振动峰；1549．9cm-1为C-C和咪唑环上C=N伸缩振动；1424．7cm-1为咪唑环上C-H平面振动；1170．8cm-1为咪唑环上C-H的面内弯曲振动，954．7cm-1为咪唑环的伸缩振动，这说明离子液体(AVIM) Cl已经生成。

(2)核磁共振氢谱分析

图3 (AVIM) Cl的1H NMR谱图

离子液体(AVIM）Cl1H NMR (CD3OD)数据：4．40(t，2H)，5．10(d，1H)，5．15(d，1H)，5．17(d，1H)，5．30(t，1H)，5．40(d，1H)，5．83(m，1H)，6．90(t,1H)，7．0(d，1H)，7．4(d，1H)。

(3)核磁共振碳谱分析

图4 (AVIM) Cl的13C NMR谱图

离子液体(AVIM）Cl13C NMR (CD3OD)数据∶ 49．8， 101．8，117．2，118．3，120．7，128．5，132．9，140．0。

从13C NMR和1H NMR谱图中可以看出，碳原子数与合成的离子液体碳数一致，所有化学环境的氢在1H NMR谱图中均有所体现，并且峰型与氢的个数与设计结构一致。这说明已经合成了目标产物(AVIM) Cl。

结论

本文以两步合成法合成了1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVIM)Cl功能化离子液体，确定了该离子液体最佳合成条件，包括反应时间、反应温度、反应物配比以及溶剂；并对所得到的产物的结构进行了IR、1H NMR、13C NMR全面表征，为功能化离子液体的相关理化数据库提供可靠的实验数据。

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Study on the Synthesis of Imidazole Functionalized Ionic Liquids

Zhao Chunsheng, Zhou Hancheng, Zhang Shuxing, Zhang Jieyi

（College of Chemical Engineering, Northwest University for Nationalities, Gansu, 730030）

In this work, the synthesis of 1-allyl-3-vinylimidazolium chloride (AVIM)Cl functionalized ionic liquids was studied. Using two-step synthesis, the 1-allyl-3-vinylimidazolium chloride (AVIM)Cl functionalized ionic liquid was made of by N-allyl imidazole and 1,2-dichloroethane, triethylamine by two-step quaternization reaction in the system. The results showed that N-allyl imidazole and 1,2-dichloroethane were mixed at a molar ratio of 1∶ 1.2, reacted at 60℃for 30h; 1-allyl-3- (2-chloroethyl) Imidazole and Amine were mixed at a molar ratio of 1∶ 1.5 and reacted at 50℃for 20h for the optimum synthesis conditions. The products were characterized by IR、1H NMR and13C NMR. The results showed that the synthesized product was the target ionic liquid.

functionalized ionic liquids；1-allyl-3-vinylimidazolium chloride (AVIM)Cl；synthesis；characterization

TQ < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A

赵春生（1996～)，男，西北民族大学化工学院；研究方向：精细化工。

(责任编辑：李田田)

西北民族大学国家级大学生创新创业训练计划资助项目（201610742055）。