專利名稱：烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)合成和無機(jī)材料制備領(lǐng)域，尤其是一種烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體及制備方法。
背景技術(shù)：
離子液體是指完全由體積較大的有機(jī)陽離子和體積較小的無機(jī)陰離子組合而成的在室溫或低溫下，一般低于100°c，呈液態(tài)的離子化合物。離子液體具有呈液態(tài)的溫度區(qū)間大、溶解范圍廣、電化學(xué)窗口寬、良好的熱穩(wěn)定性、“零”蒸氣壓、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，為環(huán)境友好的綠色溶劑，適宜于當(dāng)前所倡導(dǎo)的清潔技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，已經(jīng)越來越被人們廣泛認(rèn)可和接受。離子液體經(jīng)過多年的發(fā)展，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段水敏感體系(上世紀(jì) 90年代以前)、耐水體系(上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初)、功能化體系(本世紀(jì))。功能化離子液體是指在組成離子液體的陽離子或陰離子中含有特定的官能團(tuán)，具有特殊理化性質(zhì)的一類離子液體。離子液體的功能化分為(1)陽離子功能化，主要磺基功能化、氨基功能化、酰胺功能化、羥基功能化、酯基功能化、氰基功能化及手性功能化；(2)陰離子功能化， 包括氟化物類陰離子、Lewis酸類陰離子、磺酸與硫酸酯類陰離子及配位陰離子。隨著離子液體理論及應(yīng)用技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)新型的、具有特殊功能的離子液體的需求越來越強(qiáng)烈。實(shí)現(xiàn)離子液體的功能化以滿足特定的需求，對(duì)擴(kuò)展離子液體在實(shí)際應(yīng)用中的范圍，推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程有著極為重要的意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體及制備方法，該離子液體在有機(jī)催化氧化及無機(jī)納米材料制備方面有巨大的潛在功能與廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體，其特征在于該離子液體是以烷基咪唑離子為陽離子、以含金屬氧酸根作為陰離子、由氯化或溴化烷基咪唑與金屬含氧酸鹽通過離子復(fù)分解交換反應(yīng)制備而得；其中烷基咪唑離子為1-乙基-3-丁基咪唑鐺離子[Emim]+U-甲基-3-丁基咪唑鐺離子[anim]+、l-甲基-3-己基咪唑鐺離子[Hmim]+U-甲基-3-辛基咪唑鐺離子[Omim]+或1-甲基-3-癸基咪唑鐺離子[Dmim]+ ；所述含金屬氧酸根為鎢酸根 [WO4]鉬酸跟[MqOJ2—、鉻酸根[CrO4]2-或重鉻酸根[Cr207]2-。
上述離子液體的制備方法包括以下具體步驟將鎢酸銀Ag2WO4、鉬酸銀Ag2MoO4或鉻酸銀Ag2CrO4與氯化或溴化烷基咪唑離子液體按物質(zhì)的量1 2的比例溶于100倍物質(zhì)的量的去離子水中，反應(yīng)3 8小時(shí)，過濾除去氯化銀或溴化銀沉淀，經(jīng)過50 70°C旋蒸，60 80°C真空干燥除去水分，得到相應(yīng)的烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體；其中氯化或溴化烷基咪唑離子液體的烷基碳鏈長度為C2n，n=l 4；或者將重鉻酸鈉Na2Cr2O7與氯化或溴化烷基咪唑離子液體按物質(zhì)的量1 2的比例溶于 100物質(zhì)的量的去離子水中，反應(yīng)3 8小時(shí)，分液取得下層油狀物，多次洗滌分液后取下層油狀物經(jīng)過50 70°C真空干燥，除去水分，得到相應(yīng)的烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體； 其中氯化或溴化烷基咪唑離子液體的烷基碳鏈長度為C2n，n=3 5。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下顯著優(yōu)點(diǎn) (1)、開發(fā)了功能化離子液體的新種類；⑵、利用離子交換復(fù)分解反應(yīng)，操作容易，設(shè)備簡單，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)； ⑶、所制得的離子液體，作為金屬含氧酸鹽的可替代品，在反應(yīng)中，可作為反應(yīng)物，溶劑，模版劑；⑷、所制得的離子液體，作為過渡金屬氧化物的前驅(qū)體，在無機(jī)納米材料制備，以及催化氧化等領(lǐng)域有著潛在的巨大的功能與廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例4制得的離子液體的紅外圖譜； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例4制得的離子液體的核磁圖譜；圖3為本發(fā)明實(shí)施例8制得的離子液體的紅外圖譜； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例8制得的離子液體的核磁圖譜； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例16制得的離子液體的紅外圖譜； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例16制得的離子液體的核磁圖譜。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1[EmimJ2 [WO4]的制備將0. 05mol Ag2WO4置于90ml去離子水中，攪拌30min，然后加入0. Imol [Emim]Cl，繼續(xù)反應(yīng)4h，過濾除去AgCl沉淀。將所得的液體，70°C旋蒸，80°C真空干燥12h，得到離子液體 [EmimJ2 [WO4]。
實(shí)施例2 [BmimJ2 [WO4]的制備將0. 05mol Ag2WO4置于90ml去離子水中，攪拌30min，然后加入0. Imol [^nim]Cl，繼續(xù)反應(yīng)他，過濾除去AgCl沉淀。將所得的液體，70°C旋蒸，80°C真空干燥12h，得到離子液體 [BmimJ2 [WO4]。
實(shí)施例3 [HmimJ2 [WO4]的制備將0. 05mol Ag2WO4置于90ml去離子水中，攪拌30min，然后加入0. Imol [Hmim]Br，繼續(xù)反應(yīng)證，過濾除去AgBr沉淀。將所得的液體，60°C旋蒸，70°C真空干燥12h，得到離子液體 [HmimJ2 [WO4]。
實(shí)施例4 [OmimJ2 [WO4]的制備將0. 05mol Ag2WO4置于90ml去離子水中，攪拌30min，然后加入0. Imol
Br，繼續(xù)反應(yīng)他，過濾除去AgBr沉淀。將所得的液體，50°C旋蒸，60°C真空干燥12h，得到離子液體 [OmimJ2 [WO4]。
參閱圖1，3369 cnT1對(duì)應(yīng)的是吐0中-OH的伸縮振動(dòng)，說明離子液體含有少量的水。 陽離子特征基團(tuán)的振動(dòng)譜帶在離子液體
2[W04]中，3151 cnT1左右的特征譜帶是由咪唑環(huán)上C-H的伸縮振動(dòng)引起的；2967 cm"1,2864 cm—1和1384 cm—1的特征譜帶分別歸屬于咪唑環(huán)上亞甲基上C-H的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)、對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)；1167 cnT1 ,1006 cnT1的特征譜帶歸屬為咪唑H-C-C的彎曲振動(dòng)；712 cm-\620 cnT1的特征譜帶歸屬為咪唑 C-N-C的彎曲振動(dòng)。陰離子特征基團(tuán)的振動(dòng)譜帶8 cm—1對(duì)應(yīng)W-O的伸縮振動(dòng)譜帶。
參閱圖2，由于離子液體陰離子中不含有氫原子，所以所有的氫譜信號(hào)均來源于咪唑陽離子，具體位移值信號(hào)歸屬列于下表
權(quán)利要求
1.一種烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體，其特征在于該離子液體是以烷基咪唑離子為陽離子、以含金屬氧酸根作為陰離子、由氯化或溴化烷基咪唑與金屬含氧酸鹽通過離子復(fù)分解交換反應(yīng)制備而得；其中烷基咪唑離子為1-乙基-3-丁基咪唑鐺離子[Emim]+U-甲基-3-丁基咪唑鐺離子[anim]+、l-甲基-3-己基咪唑鐺離子[Hmim]+U-甲基-3-辛基咪唑鐺離子[Omim]+或1-甲基-3-癸基咪唑鐺離子[Dmim]+ ；所述含金屬氧酸根為鎢酸根 [WO4]鉬酸跟[MqOJ2—、鉻酸根[CrO4]2-或重鉻酸根[Cr207]2-。
2.—種權(quán)利要求1所述離子液體的制備方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟 將鎢酸銀Ag2WO4、鉬酸銀Ag2MoO4或鉻酸銀Ag2CrO4與氯化或溴化烷基咪唑離子液體按物質(zhì)的量1 2的比例溶于100倍物質(zhì)的量的去離子水中，反應(yīng)3 8小時(shí)，過濾除去氯化銀或溴化銀沉淀，經(jīng)過50 70°C旋蒸，60 80°C真空干燥除去水分，得到相應(yīng)的烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體；其中氯化或溴化烷基咪唑離子液體的烷基碳鏈長度為C2n， n=l 4 ； 或者將重鉻酸鈉Na2Cr2O7與氯化或溴化烷基咪唑離子液體按物質(zhì)的量1 2的比例溶于 100倍物質(zhì)的量的去離子水中，反應(yīng)3 8小時(shí)，分液取得下層油狀物，多次洗滌分液后取下層油狀物經(jīng)過50 80°C真空干燥，除去水分，得到相應(yīng)的烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體；其中氯化或溴化烷基咪唑離子液體的烷基碳鏈長度為C2n，n=3 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體及制備方法，其離子液體是以烷基咪唑離子為陽離子、以含金屬氧酸根作為陰離子、由氯化或溴化烷基咪唑與金屬含氧酸鹽通過離子復(fù)分解交換反應(yīng)制備而得；其制備方法是將鎢酸銀Ag2WO4、鉬酸銀Ag2MoO4、鉻酸銀Ag2CrO4、或重鉻酸鈉Na2Cr2O7與氯化或溴化烷基咪唑離子液體按物質(zhì)的量1∶2的比例溶于100倍物質(zhì)的量的去離子水中，反應(yīng)3～8小時(shí)，過濾除去氯化銀或溴化銀沉淀或分液除去氯化鈉，經(jīng)過旋蒸、真空干燥除去水分,得到相應(yīng)的烷基咪唑金屬含氧酸鹽離子液體。本發(fā)明的離子液體，作為金屬含氧酸鹽的可替代品，在反應(yīng)中，可作為反應(yīng)物，溶劑，模版劑或作為過渡金屬氧化物的前驅(qū)體，在無機(jī)納米材料制備以及催化氧化等領(lǐng)域有著潛在的巨大的功能與廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07D233/58GK102503893SQ201110347590
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者單永奎, 周維, 孔愛國, 孔瑩瑩, 董冰, 韓振 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)