哌嗪類和胍類離子液體的制備、性質(zhì)與應用.pdf

1、離子液體作為一類新型的綠色材料已受到廣泛的關注。本論文合成了57種哌嗪類和胍類離子液體，著重研究了其中14種室溫離子液體的部分性質(zhì)和應用，包括1-甲基哌嗪乳酸鹽([C1pi][Lac])、1-乙基哌嗪乳酸鹽([C2pi][Lac])、1，1，3，3-四甲基胍乳酸鹽([TMG][Lac])、1，4-二甲基哌嗪雙乳酸鹽([C1C1pi][Lac]2)、1-乙基-1，4-二甲基哌嗪雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([C2C1C14pi][NTf2])、

2、1-丙基-1，4-二甲基哌嗪雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([C3C1C14pi][NTf2])、1-烯丙基-1，4-二甲基哌嗪雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([(C2=C1)C1C14pi][NTf2])、1-丁基-1，4-二甲基哌嗪雙(三氟甲磺酰業(yè)胺鹽([C4C1C14pi][NTf2])、1-戊基-1，4-二甲基哌嗪雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽（[C5C1C14pi][NTf2]）、1-己基-1，4-二甲基哌嗪雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([C6C1C14p

3、i][NTf2])、2-乙基-1，1，3，3-四甲基胍乙基硫酸鹽([TMG(C2)][C2OSO3])、2，2-二乙基-1，1，3，3-四甲基胍乙基硫酸鹽([TMG(C2)2][C2OSO3])、2-乙基-1，1，3，3-四甲基胍雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([TMG(C2)][NTf2])和2，2-二乙基-1，1，3，3-四甲基胍雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([TMG(C2)2][NTf2])等。
　　探討了[C2C1C14pi][NTf2

4、]的構象異構現(xiàn)象。離子液體陽離子哌嗪環(huán)上與叔氮原子相連的甲基處于不同位置導致了構象異構。通過核磁共振氫譜證明，在室溫下，當[C2C1C14pi][NTf2]為過冷液體時，順反異構體的摩爾比約為順式:反式=65∶35;當其為固體時或加入極性溶劑時，只有順式構象存在。量子化學計算結果表明，異構體之間的能量差異僅為1.26 kJ·mol-1，轉變能壘也較小，為26.37 kJ·mol-1，在室溫下兩者容易相互轉變。異構現(xiàn)象對離子液體的相變和含

5、離子液體混合物的超額體積等性質(zhì)有較明顯的影響。
　　研究了胍類離子液體組成的液-液二元體系的一些物性和相互作用。其中，4組離子液體-離子液體二元體系分別為[TMG(C2)][C2OSO3]+[TMG(C2)][NTf2]([TMG(C2)][C2OSO3]x[NTf2]1-x)[TMG(C2)][C2OSO3]+[TMG(C2)2][C2OSO3]([TMG(C2)]x[TMG(C2)2]1-x[C2OSO3])、[TMG(C2)

6、2]NTf2]+[TMG(C2)][NTf2]([TM G(C2)2]x[TMG(C2)]1-x[NTf2])和[TMG(C2)2][C2OSO3]+[TMG(C2)2][NTf2]([TMG(C2)2][C2OSO3]x[NTf2]1-z），每組的2種離子液體具有相同的陽離子或陰離子;4組離子液體-分子液體二元體系分別為[TMG(C2)][C2OSO3]+乙醇或1-丙醇以及[TMG(C2)][NTf2]+乙醇或1-丙醇的混合物。測定了

7、離子液體-離子液體二元體系的密度和核磁共振氫譜，用量子化學方法得到了單一離子液體和離子液體-離子液體混合物的優(yōu)化結構。這些體系的超額體積較小，混合后各離子間的相互作用沒有發(fā)生明顯變化，接近理想混合過程。測定了離子液體-醇二元體系的密度和黏度，顯示體系偏離理想程度相對較大，主要由于醇分子與離子液體的陰離子之間形成了較強的氫鍵作用（2(A)以內(nèi)）。醇分子的氫鍵形成能力較強，尺寸也較小，易于進入離子之間的空隙內(nèi)，導致混合后體積的減小。因此，離

8、子液體-離子液體與離子液體-分子液體之間在體積性質(zhì)和相互作用方面存在較明顯的差異。
　　研究了[C1pi][Lac]、[C2pi][Lac]、[TMG][Lac]和[C1C1pi][Lac]2等離子液體對碳氫燃料中硫化物的脫除能力?？疾炝溯腿r間、溫度、投料比、碳氫燃料種類和離子液體種類對脫硫率的影響。在萃取時間30 min、萃取溫度30℃、離子液體與燃料質(zhì)量比為1∶1的條件下，[TMG][Lac]具有相對較高的萃取率和萃取選擇性

9、，單次萃取可以脫除93＃汽油中約50％的含硫組分，脫除噻吩對脫除甲苯的選擇性高達13.5。這些離子液體制備簡單、成本低廉、毒性較弱，在萃取脫硫方面具有較好的應用前景。
　　研究了[TMG(C2)][C2OSO3]、[TMG(C2)2][C2OSO3]、[TMG(C2)][NTf2]和[TMG(C2)2][NTf2]等離子液體對二氧化硫的吸收性能。在20℃和SO2壓力為100 kPa時，每1 mol離子液體分別能吸收3.15、3.9

10、3、1.93和2.25 mol SO2;當SO2分壓為10 kPa時(含90 kPa N2)吸收量分別為0.71、1.08、0.17和0.24 mol SO2。[TMG(C2)][C2OSO3]和[TMG(C2)2][C2OSO3]在40℃和SO2分壓為10 kPa(含90 kPaN2)時分別能吸收0.36和0.55 mol SO2。核磁共振氫譜和傅里葉紅外表征顯示，吸收過程沒有發(fā)生明顯的化學作用，為物理吸收。通過量子化學計算研究了離子