[发明专利]选择性离子液体、合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及选择性离子液体、合成方法及其应用，尤其用于室内空气中SVOC污染物的有选择性吸收的新型咪唑类离子液体的制备方法及其用途，属于离子液体技术领域。

技术背景

半挥发性有机污染物(SVOCs)是指沸点在240～400℃范围内的有机化合物，饱和蒸气压虽低但有很强的吸附性能，能在气相和空气中的固相颗粒物之间形成一定的平衡，比挥发性有机化合物(VOCs)更稳定且难以降解，在环境中可持续数年。室内持久性的SVOCs与大气环境中持久性有机污染物(POPs)可谓旗鼓相当。SVOCs主要包括阻燃剂多氯联苯、多溴联苯、多溴联苯醚；增塑剂；有机杀虫剂；多环芳烃(PAHs)；多氯二苯并二恶英(PCDDs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)等等。其中多环芳烃(PAHs)是高致癌性物质，据估计每年因接触多环芳烃而诊断为癌症的患者约26万，基于22年的调查研究《Science》指出肺癌的发生几率与室内环境中苯并(a)芘浓度成正相关。《环境与健康展望》报道诸如邻苯二甲酸酯类(PAEs)的增塑剂可以引起过敏反应，增加哮喘和支气管阻塞风险危害人体健康。研究指出助燃剂多溴联苯(PBBs)和多氯联苯(PCBs)可危害神经系统、免疫系统、肝脏、肾脏，抑制甲状腺激素。另有实验证明多溴联苯醚(PBDEs)会对鼠类学习能力和运动能力产生影响，引起肝脏毒性，内分泌失调甚至产生生殖毒性。流行病学和毒理学研究已证实半挥发性有机污染物(SVOCs)的确会对人体健康产生重大不利影响，可以伤害人体生殖系统、呼吸系统和内分泌系统，损害DNA。SVOCs污染不仅危害我们当代而且影响后代并且这种危害是长远的代际的，因此对室内环境中半挥发性有机污染物(SVOCs)进行选择性富集分离并测定具有重要意义。

离子液体(Ionic liquids，简称ILs)，又称室温离子液体或室温熔融盐，是指完全由离子组成的在室温或室温附近温度下呈液态的物质。离子液体中没有电中性的分子，一般由体积相对较大、不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子组成。与传统有机溶剂相比，离子液体展现出独特的性质和功能：(1)极低的蒸气压，无挥发性，是一种理想的新型有机溶剂；(2)较宽液态温度范围；(3)宽的电化学窗口(大于3V)，高电导率，良好的导电导热性；(4)高的热稳定性和化学稳定性；(5)强溶解力和可设计性；(6)较大的极性可调控性；(7)可循环利用。室温离子液体这些特殊性能，不仅为化学研究提供了一个崭新领域，而且对解决现代工业带来的环境污染问题将会有突破性进展，它被认为与超临界CO₂和双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。

离子液体发展迅速，先后经历了对水和空气不稳定的第一代离子液体-氯铝酸盐离子液体，抗水解、稳定性强的第二代离子液体以及功能化的第三代离子液体。离子液体种类繁多，但到目前为止研究最多、应用最广泛、技术更成熟的是咪唑类离子液体。

我们根据自己的实际需求针对室内空气中的SVOCs设计合成了新型选择性咪唑类离子液体，即通过改变阳离子支链结构引入新的特定官能团，以改善离子液体理化性能使其可满足某种特定需求，进一步表现出离子液体用途专一性、针对性。

发明内容

本发明的目的是针对室内空气中半挥发性有机污染物(SVOCs)，提供几种新型选择性咪唑类离子液体的制备方法，且温和的条件有利于规模化生产的实现。本发明以N-甲基咪唑和带有特定官能团的卤代烃衍生物为原料，合成的1，3-二位取代的咪唑阳离子和卤素阴离子组成的离子液体以及进一步通过阴离子交换得到的新型选择性离子液体，目的是用于室内空气中痕量污染物SVOC的萃取富集及后续的仪器联用测定。

本合成以1-甲基咪唑、卤代烃类衍生物为反应起始原料，经季胺化、离子交换两步反应制得，阴离子分别为Br^-和PF6^-。

本发明提供的选择性离子液体咪唑类溴盐和咪唑类六氟磷酸盐，其结构式为：

1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑溴盐[CH₂COOMeMIM]Br

1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[CH₂COOMeMIM]PF₆

1-对甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑溴盐[CH₂C₆H₄(p-COOMe)MIM]Br