本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種咪唑鎓海藻酸鹽離子液體及其合成方法。
背景技術(shù)：
離子液體是由不同結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子與陰離子相結(jié)合形成的低溫或室溫熔融鹽。離子液體具備許多優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，比如難揮發(fā)、熱穩(wěn)定、較寬的電化學(xué)窗口和液相區(qū)間等，使得離子液體在近些年成為研究的熱門領(lǐng)域，在催化合成、萃取分離、氣體吸收、分析測(cè)試、電化學(xué)等方面具有重要的應(yīng)用。對(duì)離子液體的陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)基團(tuán)進(jìn)行功能化設(shè)計(jì)，可以獲得兼具二者特性的功能化離子液體。
咪唑類離子液體是離子液體中的一個(gè)重要分支，這得益于咪唑鎓陽(yáng)離子導(dǎo)致的低熔點(diǎn)、低粘度、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，近些年離子液體領(lǐng)域?qū)τ谶@一類離子液體的報(bào)道最多，合成與研究方法逐漸成熟，理論逐漸完善。
天然海藻酸鹽是一種天然高分子聚合物，來(lái)源于海洋生物海藻中，屬于一種多糖。海藻酸鈉是最常見(jiàn)的一元海藻酸鹽，能溶于水，形成粘性水溶液，加熱可以促進(jìn)海藻酸鈉的溶解，得到淡黃色透明溶液。海藻酸鈉具有很強(qiáng)的螯合性，對(duì)于金屬離子能形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。因此，可以作為一種重要的金屬吸附劑。海藻酸鈉含有較豐富的-coo—，具有很高的離子交換功能，可以和其它物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，得到不同的海藻酸鹽衍生物。海藻酸鈉可以和ca2+、co2+、cu2+、fe2+、zn2+等二價(jià)金屬陽(yáng)離子交聯(lián)，形成一種“egg-box”(蛋-盒)結(jié)構(gòu)，這類海藻酸鹽是一種良好的水凝膠，具有保持水分、攜帶物質(zhì)的功能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種咪唑鎓海藻酸鹽離子液體及其合成方法。
本發(fā)明的，包括
一種咪唑鎓海藻酸鹽離子液體，咪唑鎓海藻酸鹽離子的結(jié)構(gòu)式如下：
其中r1、r3為h原子、烴基(碳鏈長(zhǎng)度1～20)或取代烴基；r2為h原子或甲基；[alg]—為海藻酸根陰離子。
烴基(碳鏈長(zhǎng)度1～20)或取代烴基可以為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、烯丙基、丙酮基、氰乙基、乙酸乙酯基、乙炔基中的任意一種。
一種咪唑鎓海藻酸鹽離子液體的合成方法，包括以下步驟：按照咪唑鎓氫氧化物：新制海藻酸＝1：1～1.1的摩爾比將二者在溶劑中混合，攪拌均勻，反應(yīng)結(jié)束后離心取出清液，并除去溶劑，即可得到咪唑鎓海藻酸鹽離子液體。
上述使用溶劑可以是水、二氯乙烷、異丙醇等一種或幾種，優(yōu)選水或者異丙醇。
反應(yīng)溫度為室溫至75℃，優(yōu)選室溫；反應(yīng)時(shí)間為1～72小時(shí)。
本發(fā)明提供的咪唑鎓海藻酸鹽離子液體具體為：1,3-二甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mim][alg]、1-甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mim][alg]、1-甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mim][alg]、1-甲基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c6mim][alg]、1-甲基-3-辛基咪唑海藻酸鹽離子液體[c8mim][alg]、1-甲基-3-癸基咪唑海藻酸鹽離子液體[c10mim][alg]、1-甲基-3-十二烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c12mim][alg]、1-甲基-3-十四烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c14mim][alg]、1-甲基-3-十六烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c16mim][alg]、1-甲基-3-十八烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c18mim][alg]、1-甲基-3-烯丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[amim][alg]、1-甲基-3-丙酮基咪唑海藻酸鹽離子液體[mecoch2mim][alg]、1-甲基-3-氰乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[ncch2mim][alg]、1-甲基-3-乙酸乙酯基咪唑海藻酸鹽離子液體[ch3ch2oocch2mim][alg]、1-甲基-3-乙炔基咪唑海藻酸鹽離子液體[hcch2mim][alg]、1-乙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2c4im][alg]、1-丙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3c4im][alg]、1,3-二丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c4im][alg]、1-丁基-3-戊基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c5im][alg]、1-丁基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c6im][alg]、1,2,3-三甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mmim][alg]、1,2-二甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mmim][alg]、1,2-二甲基-3-丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3mmim][alg]、1,2-二甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mmim][alg]。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)將海藻酸根離子引入到離子液體中，使得產(chǎn)物兼具離子液體和海藻酸鹽的優(yōu)良性質(zhì)，具有廣闊的研究前景。
(2)咪唑鎓海藻酸鹽離子液體屬于天然高分子和離子液體的交叉領(lǐng)域，是離子液體工業(yè)化應(yīng)用的重要進(jìn)展。
(3)此合成方法原料容易制備，且成本較低；反應(yīng)條件和過(guò)程綠色，無(wú)污染環(huán)境和危害人體的物質(zhì)產(chǎn)生；合成方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)物純凈無(wú)副產(chǎn)物，提純過(guò)程簡(jiǎn)單，適合大批量規(guī)模生產(chǎn)。
(4)咪唑鎓海藻酸鹽離子液體具有誘人的應(yīng)用前景，尤其在藥物載體、水分保持、重金屬離子吸附和功能高分子制備等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)例1：1,3-二甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mim][alg]。將含有2.26g(0.020mol)1,3-二甲基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.020mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌1小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,3-二甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例2：1-甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mim][alg]。將含有2.56g(0.020mol)1-甲基-3-乙基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.020mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌1小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例3：1-甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mim][alg]。將含有3.12g(0.020mol)1-甲基-3-丁基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌2小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例4：1-甲基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c6mim][alg]。將含有3.69g(0.020mol)1-甲基-3-己基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌4小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c6mim][alg]，其在室溫下是淺黃色粘稠液體。
實(shí)例5：1-甲基-3-辛基咪唑海藻酸鹽離子液體[c8mim][alg]。將含有4.25g(0.020mol)1-甲基-3-辛基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌8小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-辛基咪唑海藻酸鹽離子液體[c8mim][alg]，其在室溫下是淺黃色粘稠液體。
實(shí)例6：1-甲基-3-癸基咪唑海藻酸鹽離子液體[c10mim][alg]。將含有4.81g(0.020mol)1-甲基-3-癸基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.020mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌12小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-癸基咪唑海藻酸鹽離子液體[c10mim][alg]，其在室溫下是黃色粘稠液體。
實(shí)例7：1-甲基-3-十二烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c12mim][alg]。將含有5.37g(0.020mol)1-甲基-3-十二烷基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-十二烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c12mim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例8：1-甲基-3-十四烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c14mim][alg]。將含有5.93g(0.020mol)1-甲基-3-十四烷基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-十四烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c14mim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例9：1-甲基-3-十六烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c16mim][alg]。將含有6.49g(0.020mol)1-甲基-3-十六烷基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，75℃下攪拌48小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-十六烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c16mim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例10：1-甲基-3-十八烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c18mim][alg]。將含有7.05g(0.020mol)1-甲基-3-十八烷基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，75℃下攪拌72小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-十八烷基咪唑海藻酸鹽離子液體[c18mim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例11：1-甲基-3-烯丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[amim][alg]。將含有2.80g(0.020mol)1-甲基-3-烯丙基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.52g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌8小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-烯丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[amim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例12：1-甲基-3-丙酮基咪唑海藻酸鹽離子液體[mecoch2mim][alg]。將含有3.12g(0.020mol)1-甲基-3-丙酮基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-丙酮基咪唑海藻酸鹽離子液體[mecoch2mim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例13：1-甲基-3-氰乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[ncch2mim][alg]。將含有2.78g(0.020mol)1-甲基-3-氰乙基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后形成得到1-甲基-3-氰乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[ncch2mim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例14：1-甲基-3-乙酸乙酯基咪唑海藻酸鹽離子液體[ch3ch2oocch2mim][alg]。將含有3.72g(0.020mol)1-甲基-3-乙酸乙酯基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后，得到1-甲基-3-乙酸乙酯基咪唑海藻酸鹽離子液體[ch3ch2oocch2mim][alg]，其在室溫下是黃色粘稠液體。
實(shí)例15：1-甲基-3-乙炔基咪唑海藻酸鹽離子液體[hcch2mim][alg]。將含有2.52g(0.020mol)1-甲基-3-乙炔基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌48小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-甲基-3-乙炔基咪唑海藻酸鹽離子液體[hcch2mim][alg]，其在室溫下是黃色粘稠液體。
實(shí)例16：1-乙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2c4im][alg]。將含有3.41g(0.020mol)1-乙基-3-丁基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌12小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-乙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2c4im][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例17：1-丙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3c4im][alg]。將含有3.69g(0.020mol)1-丙基-3-丁基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌12小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-丙基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3c4im][alg],其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例18：1,2-二丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c4im][alg]。將含有3.97g(0.020mol)1,2-二丁基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,2-二丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c4im][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例19：1-丁基-3-戊基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c5im][alg]。將含有4.25g(0.020mol)1-丁基-3-戊基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-丁基-3-戊基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c5im][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例20：1-丁基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c6mim][alg]。將含有4.53g(0.020mol)1-丁基-3-己基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1-丁基-3-己基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4c6mim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例21：1,2,3-三甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mmim][alg]。將含有2.56g(0.020mol)1,2,3-三甲基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌12小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,2,3-三甲基咪唑海藻酸鹽離子液體[c1mmim][alg]，其在室溫下是淺黃色固體。
實(shí)例22：1,2-二甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mmim][alg]。將含有2.84g(0.020mol)1,2-二甲基-3-乙基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌12小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,2-二甲基-3-乙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c2mmim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例23：1,2-二甲基-3-丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3mmim][alg]。將含有3.12g(0.020mol)1,2–二甲基-3-丙基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,2-二甲基-3-丙基咪唑海藻酸鹽離子液體[c3mmim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
實(shí)例24：1,2-二甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mmim][alg]。將含有3.41g(0.020mol)1,2-二甲基-3-丁基咪唑氫氧化物的異丙醇溶液與含有3.87g(0.022mol)海藻酸的新制水溶液(溶脹狀態(tài))混合，室溫下攪拌24小時(shí)后，對(duì)其進(jìn)行離心處理并取出清液，除去溶劑后得到1,2-二甲基-3-丁基咪唑海藻酸鹽離子液體[c4mmim][alg]，其在室溫下是黃色固體。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。