胆碱类离子液体的合成及在化工领域的应用

张 博，殷丽萍，刘 森

（1.沈阳师范大学，辽宁沈阳 110034；2.东北师范大学，吉林长春 130024；3.沈阳师范大学辽宁古生物博物馆，辽宁沈阳 110034）

胆碱类离子液体的合成及在化工领域的应用

张 博1，殷丽萍2，刘 森3

（1.沈阳师范大学，辽宁沈阳 110034；2.东北师范大学，吉林长春 130024；3.沈阳师范大学辽宁古生物博物馆，辽宁沈阳 110034）

离子液体属于反应介质的一种，目前在能量存储、萃取分离等领域，均有所应用。胆碱类离子液体本质为离子液体，可通过人工方法合成，功能多样，应用价值显著。

胆碱类离子液体；合成；化工领域

胆碱类离子液体本质为离子液体，可通过人工方法合成，功能多样，应用价值显著。本文主要将胆碱类离子液体作为研究对象，综合大量学者的研究成果，对胆碱类离子的合成以及应用问题进行了深入探讨及综合阐述，并对该类物质未来的发展应用方向进行展望。

1 胆碱类离子液体的合成

1.1 离子液体

离子液体，简单的讲，即由离子所构成的液体。如该物质在室温环境下呈液体状态，则可称为室温离子液体。离子液体由阴离子与阳离子两部分构成，根据两种离子组合方式的不同，可将离子液体分为不同类型。当阴离子为变量时，离子液体可划分为氯铝酸盐离子液体、固定组成的离子液体两种。两者的区别在于，前者具有不稳定的特点，而后者则可于空气或水分中稳定存在。离子液体的合成过程相对复杂，大致可分为两大阶段，首先生成目标阳离子，进而进行阴离子交换，最终使离子液体得以形成。

1.2 胆碱类离子液体的合成

1.2.1 胆碱类离子液体的合成思路

胆碱类离子液体属于人工合成的离子液体中的一种，具有较强的生物可降解性，与其他离子液体相比，在环保领域以及催化应用领域，具有更大的优势。可利用N，N-二甲基乙醇胺，合成卤代胆碱类离子液体，通过液体交换，最终获得胆碱类离子液体。

1.2.2 胆碱类离子液体的合成

有学者通过实验的方法，合成了胆碱离子液体。合成步骤如下：①试剂准备：准备阴离子交换树脂、溴代正丁烷、草酸、柠檬酸、谷氨酸、磷酸以及乳酸等试剂。实验用水以二次蒸馏水为主。②实验仪器：恒温磁力搅拌器、旋转蒸发仪、核磁共振仪等。③合成过程：应用N，N-二甲基乙醇胺，合成卤代胆碱类离子液体（合成路线如图1），合成公式：R=C4H9，C6H13，C8H17，C10H21，C12H25，X=C1，Br。应首先称取一定量的N，N-二甲基乙醇胺，将其加入烧瓶中，取乙醇适量添加其中。恒温油浴加热，回流后搅拌3h，待固体产物析出后，继续搅拌10h，使之充分反映。其次，将所得到的物质，置于真空环境下，于60℃的温度下干燥，得到产物ICn-cholinc-X1

图1 卤代胆碱类离子液体的合成

2 胆碱类离子液体在化工领域的应用

李云云等[1]学者指出，胆碱类离子液体-羟基，具有协助催化化学固定CO2合成环碳酸酯的作用。CO2属于温室气体，目前，化学固定二氧化碳的问题，已经得到了社会的广泛关注。胆碱类离子液体具有结构简单、环保性强的特点，可将其进一步开发，使之成为催化将固定CO2的主要物质，以提高催化反应效率，确保化学固定CO2的过程能够有效完成。该学者通过环氧化合物与CO2偶联反应的途径，得到了相应反应物。将0.5mmol la的10mL水溶液中，加入0.5mmolAhBF4后，于室温下搅拌12h，过滤干燥后，即可得到1d的离子液体。在实验中，该学者观察了温度、压力、反应时间、不同结构催化剂、不同环氧化合物与CO2的偶联反应对催化效果的影响。

得出结论如下：①将偶联反应温度控制在140℃时，以胆碱类离子液体作为催化剂，所催化的PC以及CO2偶联反应可达到最好，其中PC收率最高可达96%。②将偶联反应压力控制在1.2MPa时，PC产率可达96%，催化效果可达最好。③随着催化时间的延长，PC产率逐渐增高。当催化时间为1h时，PC产率为66%。当催化时间达5h时，PC产率增加至96%。但当催化时间继续延长时，PC产率则呈下降趋势。因此，可将催化时间控制为5h。④将胆碱离子液体作为催化剂，可得到羟基，具有促进催化的作用，协助效果显著，PC产率可达96%。⑤不同环氧化合物与CO2的偶联反应：为拓展催化剂应用范围，观察了胆碱类离子液体的催化性能，发现，该离子液体催化活性最高可达98%。结论指出：胆碱类离子液体具有结构简单、环保性强的特点。可将其应用到CO2的化学固定过程中，使其中的羟基发挥催化剂的作用，提高CO2固定的催化效率。

[1] 李云云，柏东升.胆碱类离子液体-羟基协助催化化学固定CO2合成环碳酸酯[J].科技展望，2014，（16）：25-26.

[2] 张盈盈，吉晓燕.胆碱类低共融溶剂在CO2捕集与分离中的应用[J].化工学报，2014，（5）：1721-1728.

[3] 王明月.功能化离子液体的合成及其在某些催化反应中的应用[D].新乡：河南师范大学，2016.

Synthesis of Choline Ionic Liquids and Its Application in Chemical Industry

Zhang Bo，Yin Li-ping，Liu Sen

Ionic liquids belong to the reaction medium，and are currently used in energy storage，extraction and separation.Choline ionic liquid is essentially ionic liquid，which can be synthesized by artificial method，and its function is obvious.

choline ionic liquid；synthesis；chemical field

O621.3

A

1003–6490（2017）10–0066–01

2017–07–03

张博（1993—），男，辽宁灯塔人，沈阳师范大学化学化工学院分析化学专业硕士研究生，主要研究方向离子液体溶解分离生物质。