[发明专利]一种离子液体、制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种离子液体，所述离子液体的阳离子含有六氟异丙磺酸基团。本发明提供的离子液体，在其阳离子部分引入六氟异丙磺酸基团，赋予离子液体超强酸性中心，并通过调变阴离子种类，获得了酸度大于98％浓硫酸酸度以上的离子液体，所得离子液体中哈姆雷特酸度(H₀)最高可以达到‑14.13。

技术领域

本发明属于离子液体制备领域，涉及一种离子液体、制备方法和用途，尤其涉及一种含有六氟异丙磺酸基团的离子液体及其制备方法和用途。

背景技术

离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，室温或者使用温度下呈液态。与传统有机溶剂相比，离子液体具有优良的特性：1)结构功能具有离子可设计性；2)良好的溶解性，对有机/无机物都有较好的溶解度；3)几乎无蒸气压、不挥发、不爆炸，所以污染低；4)熔点低，化学和热力学性质稳定；5)后期处理简单，可循环使用；6)可做反应催化剂，离子液体在提高反应速率、提高产物选择性以及催化剂的循环使用方面具有明显的优势；7)具有比较宽的电化学窗口。近年来，离子液体作为一种新型绿色反应溶剂和催化剂，在氧化反应、催化氢化反应、Friedel-Crafts反应、Diels-Alder反应、Beckman重排反应、燃料油脱硫以及纤维素溶解等方面发挥了独特的作用；此外，离子液体在固体电解质方面也有无可比拟的优点。将强酸离子液体负载或聚合制备固体电解质材料，克服了液体电解质在使用过程中发生泄漏和挥发而造成的使用寿命短的缺点，同时准离子液体固体电解质材料拥有无机固体电解质材料所不能及的可塑性，且体积小、质量轻的优点。离子液体电解质电池特别适用于计算机、存储器支持电源、自供电大规模集成电路、便携式设备、电动汽车等等。在能源日益紧张的今天，环境友好且能够持续放电的离子液体固体电解质的研发具有重要的意义。

利用酸性离子液体的结构/功能可设计性的优点，根据目标产物和催化过程本身的特点适当调变和修饰阴阳离子可得到一系列具有特殊性质的功能化离子液体，功能化离子液体可以大大增强离子液体的通用性和使用范围。酸性离子液体作为功能化离子液体的一类，在反应中同时起到催化剂和反应溶剂的作用。催化领域研究较早的是Lewis酸型离子液体，这类离子液体具有酸度可调，催化性能好的优点，但是Lewis酸型离子液体往往对水敏感，限制了其进一步的应用。而许多酸离子液体具有对水/空气稳定性的优点，其应用前景广阔。

常见的酸离子液体按照结构化分可以分为两类：一类是咪唑、吡啶等碱性杂环化合物质子化或者质子化的季铵盐、季磷盐作为阳离子，以相应的酸根离子为离子液体阴离子，这种离子液体是通过强酸与弱碱一步反应而来，所以这种离子液体酸度取决于原料母酸的酸度；另一类则是直接将酸性基团以共价键形式导入咪唑，吡啶、哌啶等杂环，形成酸功能化的阳离子，然后酸化获得酸性离子液体，其酸度一般取决于酸性基团的个数、酸性基团本身的酸度、离子液体体积大小等方面。

六氟异丙磺酸是一种新型的氟磺酸，其气相酸度与核磁检测酸度系数结果比较如下表所示：