阅读说明：本技术 一种新型室温离子液体及其制备方法和应用 (Novel room-temperature ionic liquid and preparation method and application thereof ) 是由 张辉 王志鹏 于姗姗 段海宝 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型室温离子液体及制备方法和应用,属于新材料领域。该离子液体是将2-甲基苯甲醛和1-氨基吡啶碘进行反应,得到碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶,之后将碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶与双三氟甲基磺酰亚胺锂进行反应,即可得到油状液体的新型室温离子液体。本发明制备方法简单,容易工业化应用。(The invention discloses a novel room-temperature ionic liquid, a preparation method and application thereof, and belongs to the field of novel materials. The ionic liquid is novel room-temperature ionic liquid which is oily liquid and is prepared by reacting 2-methylbenzaldehyde with 1-aminopyridine iodine to obtain N- (2-methyl-benzylidene amino) pyridine iodide and then reacting the N- (2-methyl-benzylidene amino) pyridine iodide with bis (trifluoromethyl) sulfonyl imide lithium. The preparation method is simple and easy for industrial application.)

一种新型室温离子液体及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种新型室温离子液体及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的发展，研究的深入，离子液体体系的不断完善，让人们已经意识到离子液体不仅是一种新型的绿色溶剂，更是一种发展绿色介质和新功能材料的理念。由于离子液体低的挥发性、良好的热稳定性以及液态范围大等特点让其在催化和合成、航空航天、离子电池、生命科学等领域均有广阔的应用前景。

目前所报道的室温离子液体在结构中均含有烷基链，且制备方法复杂。

发明内容

本发明是针对上次存在的技术问题提供一种新型室温离子液体及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种新型室温离子液体的制备方法，该方法的制备步骤如下：

第一步：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶的合成：

取2-甲基苯甲醛溶于溶剂中，搅拌下加入1-氨基吡啶碘，回流进行反应3～8h；反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，真空干燥，得碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶；

第二步：离子液体的合成：

取碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶和双三氟甲基磺酰亚胺锂于溶剂a中，超声溶解后在搅拌的条件下反应30～60h，得到的溶液旋蒸蒸发，除去溶剂a得到油滴；用溶剂b将油滴溶解，并加入同等体积的蒸馏水萃取，得油状液体产物即为新型室温离子液体。

一种新型室温离子液体，该离子液体是通过如下方法制备得到：

第一步：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶的合成：

取2-甲基苯甲醛溶于溶剂中，搅拌下加入1-氨基吡啶碘，回流进行反应3～8h；反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，真空干燥，得碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶；

第二步：离子液体的合成：

取碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶和双三氟甲基磺酰亚胺锂于溶剂a中，超声溶解后在搅拌的条件下反应30～60h，得到的溶液旋蒸蒸发，除去溶剂a；用溶剂b将油滴溶解，并加入同等体积的蒸馏水萃取，得油状液体产物即为新型室温离子液体。

本发明技术方案：第一步2-甲基苯甲醛和1-氨基吡啶碘的摩尔比为1：1～3；优选：2-甲基苯甲醛和1-氨基吡啶碘的摩尔比为1：1。

本发明技术方案：第一步反应的时间为4～6h。

本发明技术方案：第一步反应所用的溶剂为醇类，优选为含有1～3个碳原子的醇或反应所用的溶剂为乙腈。

本发明技术方案：第二步碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶与双三氟甲基磺酰亚胺锂的摩尔比为1：1～3；优选：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶与双三氟甲基磺酰亚胺锂的摩尔比为1：1。

本发明技术方案：第二步反应的时间为45～50h。

本发明技术方案：第二步反应所用的溶剂a为含有1～3个碳原子的醇或乙腈；溶剂b为二氯甲烷或氯仿。

本发明技术方案中：制备得到的新型室温离子液体在药品分离分析，燃料电池的电解质，化学传感器，以及化学催化剂和绿色溶剂方面的应用。

本发明的有益效果：

鉴于现有技术中室温离子液体在结构中均含有烷基链，且制备方法复杂。本发明提供了的新型室温离子液体的制备方法简单，容易实现工业化应用。

附图说明

图1实施例1制备得到化合物的核磁氢谱。

图2实施例1制备得到化合物的核磁碳谱。

图3实施例1制备得到化合物的热重图谱。

图4实施例1制备得到化合物的差示扫描量热法图谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

第一步：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶的合成：

取2-甲基苯甲醛(1mmol)溶于乙醇中，搅拌下加入1-氨基吡啶碘(1mmol)，回流进行反应5h；反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，真空干燥，得纯度99％，收率为72.9％的碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶，其核磁共振氢谱和碳谱数据如下：

¹H NMR(400MHz,TSM):δ:2.35(s,3H,CH3),7.1-7.5(m,4H,C6H4),7.38-8.59(m,5H,PyH),8.1(s,1H,N＝CH).

¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)：δ163.7,149.8,138.2,135.7,131.9,130.7,129.3,128.9,125.6,123.6,14.5.

第二步：离子液体的合成：

称取碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶1mmol和双三氟甲磺酰亚胺锂1mmol混合，加入20ml的甲醇超声溶解后转移到磁力搅拌器上，室温下搅拌48h。然后将上述溶液30℃下旋蒸蒸发，除去甲醇，直到旋转烧瓶中只剩下油滴。用20ml的二氯甲烷将油滴溶解，并加入同等体积的蒸馏水萃取，除去未反应完全的原料。保留下层溶液，将其室温静止挥发溶剂，得油状液体产物即为新型室温离子液体。

核磁共振氢谱和核磁共振碳谱：

该新型室温离子液体(实施例1)的核磁共振氢谱和碳谱如图1，图2所示。其中¹HNMR(400MHz,CDCl3):δ9.162(s,1H,N＝CH),δ8.867(dd,2H,J1＝6.80Hz,J2＝1.20Hz,PyH),δ8.488-8.449(m,1H,PyH),δ8.145-8.109(m,2H,PyH),δ8.024-8.005(m,1H,Ar),δ7.541-7.500(m,1H,Ar),δ7.324(dd,2H,J1＝12.80Hz,J2＝8.00Hz,Ar),δ2.600(s,3H,CH3).

¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)：δ168.919,144.693,142.193,139.076,134.771,131.782,130.488,128.938,128.018,126.686,121.190,117.997,19.967.

热重图谱：

离子液体相比于传统有机溶剂，它具有极低的蒸汽压和良好的热稳定性，简而言之即是离子液体随着温度的升高并不会发生气化而是直接造成物质的分解。其热重图谱如图3所示，该新型室温离子液体(实施例1)从室温升至190℃左右开始出现失重现象，并在400℃分解完毕，说明了化合物液态范围大，热稳定性良好。

差示扫描量热法图谱：

离子液体由于本身阴、阳离子的体积和对称性差异较大的原因，和常规分子液体相比，相变化行为更为复杂一些。比如许多离子液体存在着过冷现象，即低于熔点不凝固，甚至在低温情况下只出现玻璃转换态而不出现固定的熔点。该新型室温离子液体(实施例1)的差示扫描量热法图谱如图4所示，测试温度为-130℃至40℃，升温速率为10K/min。升温曲线在-34℃左右发生了松弛现象，其基线向吸热方向移动，证明此温度为玻璃转换温度，其余温度点中没有明显的波动。

实施例2

第一步：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶的合成：

取2-甲基苯甲醛(1mmol)溶于乙腈中，搅拌下加入1-氨基吡啶碘(1.5mmol)，回流进行反应4h；反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，真空干燥，得纯度99％，收率为74.6％的碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶。

第二步：离子液体的合成：

称取碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶1mmol和双三氟甲磺酰亚胺锂1.5mmol混合，加入20ml的乙腈超声溶解后转移到磁力搅拌器上，室温下搅拌45h。然后将上述溶液30℃下旋蒸蒸发，除去乙腈，直到旋转烧瓶中只剩下油滴。用20ml的二氯甲烷将油滴溶解，并加入同等体积的蒸馏水萃取，除去未反应完全的原料。保留下层溶液，将其室温静止挥发溶剂，得油状液体产物即为新型室温离子液体。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

实施例3

第一步：碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶的合成：

取2-甲基苯甲醛(1mmol)溶于乙醇中，搅拌下加入1-氨基吡啶碘(1.2mmol)，回流进行反应5h；反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤，真空干燥，得纯度99％，收率为73.8％的碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶。

第二步：离子液体的合成：

称取碘化N-(2-甲基-亚苄基氨基)吡啶1mmol和双三氟甲磺酰亚胺锂1.3mmol混合，加入20ml的甲醇超声溶解后转移到磁力搅拌器上，室温下搅拌50h。然后将上述溶液30℃下旋蒸蒸发，除去甲醇，直到旋转烧瓶中只剩下油滴。用20ml的氯仿将油滴溶解，并加入同等体积的蒸馏水萃取，除去未反应完全的原料。保留下层溶液，将其室温静止挥发溶剂，得油状液体产物即为新型室温离子液体。