zastosowanie altenatywnych rozpuszczalników w procesach lekkiej

POLITECHNIKA ŚLĄSKA
WYDZIAŁ CHEMICZNY
KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ ORGANICZNEJ
I PETROCHEMII
INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH:
ZASTOSOWANIE ALTENATYWNYCH
ROZPUSZCZALNIKÓW W PROCESACH LEKKIEJ
SYNTEZY ORGANICZNEJ
Laboratorium z przedmiotu: Technologia lekkiej syntezy organicznej
Kierunek: Chemia
Stopień: II
Semestr: I
Miejsce ćwiczeń: Chemia I, p. 209
Prowadzący:
Karolina Matuszek
[email protected]
p. 219 N1
1
Spis treści
Ciecze jonowe....................................................................................................................................................... 3
1.
Wstęp ....................................................................................................................................................... 3
2.
Ciecze jonowe .......................................................................................................................................... 3
Instrukcja do ćwiczeń .......................................................................................................................................... 12
Ćwiczenie 1 Otrzymywanie cieczy jonowych .................................................................................................. 12
Procedura otrzymywania tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazo-liowego [BMIM][BF4] ..................... 13
Procedura otrzymywania tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazoliowego [BMIM][BF4] ...................... 13
Procedura otrzymywania heksafluorofosforanu 1-heksylo-3metyloimidazoliowego [HMIM][PF6] ................ 14
Procedura otrzymywania octanu 1-metyloimidazoliowego [Hmim][OAc] .................................................... 14
2
Ciecze jonowe
1.
Wstęp
We współczesnej produkcji chemicznej szczególny nacisk kładzie się na zagadnienia
związane z „czystością technologii”. Stale poszukiwane są nowoczesne metody produkcji,
w trakcie których powstaje możliwie mało uciążliwych odpadów, a technologie są surowcoi energooszczędne. Wśród tych tendencji wyraźną rolę odgrywają dwa zagadnienia. Pierwsze
związane jest z katalizą przeniesienia międzyfazowego (PTC), drugie natomiast z zastosowaniem
cieczy jonowych (IL) jako środowiska wybranych procesów chemicznych. Zarówno procesy z
udziałem katalizy PT jak i cieczy jonowych stosowane są na mniejszą skalę do produkcji
związków z grupy fine chemicals.
2.
Ciecze jonowe
Na przestrzeni ostatnich lat wzrosło zainteresowanie tzw. "zieloną chemią", chemią
ekologiczną, przyjazną środowisku. Praktycznie oznacza to, że wykształciło się nowe podejście
do zagadnienia syntezy, przeróbki i wykorzystania związków chemicznych, związane ze
zmniejszeniem zagrożenia dla zdrowia człowieka i środowiska.
Duże zagrożenie dla środowiska naturalnego stanowią rozpuszczalniki organiczne
stosowane w syntezach realizowanych w skali przemysłowej. Są one często toksyczne oraz
łatwopalne. Dostają się one do środowiska w wyniku parowania (dotyczy to lotnych
rozpuszczalników określanych akronimem VOC – (Volatile Organic Compounds) oraz
wycieków. Emisja tych związków jest znacząca, ponieważ ilości stosowanych rozpuszczalników
znacznie przekraczają ilości reagentów. Wartość rocznego zużycia rozpuszczalników w
przemyśle chemicznym, petrochemicznym i farmaceutycznym na świecie wynosi około 5
bilionów USD. Dla celów oceny uciążliwości procesu wyprowadzono współczynnik E-factor,
który jest zdefiniowany jako stosunek ilości powstałych produktów ubocznych do produktu
pożądanego w danym procesie. W tabeli 1 zestawiono emisje rozpuszczalników w różnych
gałęziach przemysłu. Im większy jest ten współczynnik tym bardziej proces jest uciążliwy dla
środowiska. Z tabeli 1 wynika, że modne ostatnio produkcje małotonażowe, w tym synteza lekka
i przemysł farmaceutyczny emitują najwięcej zanieczyszczeń dla środowiska.
3
Tabela 1. Dystrybucja VOC w przemyśle chemicznym.
Produkcja
(tony/rok)
106-108
Przemysł
Petrochemiczny
E-faktor
0.1
Tworzyw sztucznych
104-106
1-5
Lekka synteza
102-104
5-50
Farmaceutyczny
101-103
25-100
Tak więc nowe opracowania syntez związków o praktycznym zastosowaniu zmierzają
między innymi do zastąpienia związków z grupy VOC, nieszkodliwymi dla człowieka
i środowiska mediami. Związki z grupy cieczy jonowych, które między innymi zaliczane są do
nowoczesnych rozpuszczalników w pełni spełniają te wymagania. Zainteresowanie cieczami
jonowymi gwałtownie wzrosło w 2000 roku o czym świadczy stale rosnąca ilość publikacji i prac
przeglądowych na temat syntezy i zastosowania tych związków.
Ciecze jonowe (ionic liquids ILs) to sole zawierające organiczny kation i nieorganiczny lub
organiczny anion, o temperaturach topnienia niższych niż 100 oC. W ostatnim czasie obserwuje
się
duże
zainteresowanie
wykorzystaniem
cieczy
jonowych
jako
alternatywnych,
rozpuszczalników zarówno w procesach z udziałem katalizatora jak i bezkatalitycznych. Związki
te
bardzo
dobrze
rozpuszczają
wiele
substancji
organicznych,
nieorganicznych
i metaloorganicznych, w tym również gazów. Charakteryzuje je wysoka stabilność termiczna oraz
szeroki zakres temperatur, w których związki te są cieczami. Czynniki te powodują, że ciecze
jonowe są interesującymi rozpuszczalnikami o coraz większym znaczeniu technologicznym.
2.1
Budowa cieczy jonowych
Najprawdopodobniej pierwszą ciecz jonową- azotan etyloamoniowy [ETNH3]+[NO3] opisał
Walden w 1914, ale intensywne zainteresowanie tymi związkami rozpoczęło się dopiero od
1998r.
Nazwa „ciecze jonowe” wyraźnie wskazuje, że podobnie jak wszystkie sole mają one
budowę jonową. Szczególną cechą ich struktury, która odróżnia ciecze jonowe od klasycznych
soli, jest kation wyłącznie organicznego pochodzenia. Do najpopularniejszych kationów
występujących w cieczach jonowych można zaliczyć:
4
N
+
N
N
R
+
+
R
N
R
R
kation
kation
kation
1,3-dialkiloimidazoliowy
1-alkilopirydyniowy
izochinolinowy
R
R
+
+
N
+
N
R
N
+
S
N
R
kation
kation
kation
1,8-diazobicyklo[5,4,0]liowy
tiazoliowy
soli tetraalkiloamoniowej
[NR4]+
[PR4]+
[SR3]+
kation
kation
kation
soli tetraalkiloamoniowej
tetraalkilofosfoniowy
sulfidoliowy
Wśród grup oznaczonych na schemacie jako R, największą rolę odgrywają
prostołańcuchowe podstawniki alkilowe. Podstawniki o rozgałęzionym łańcuchu węglowym
występują rzadziej.
Charakter anionu wchodzącego w skład cieczy jonowej może być zarówno pochodzenia
organicznego, jak i nieorganicznego. Przede wszystkim mogą to być proste aniony halogenkowe:
Cl-, Br- oraz I-. Historycznie pierwszymi anionami były takie aniony, jak [AlCl4]-, [Al2Cl7]oraz [Al3Cl10]-. Innymi powszechnie spotykanymi anionami nieorganicznymi są aniony
zawierające fluor, a wśród nich tetrafluoroboranowy [BF4]- oraz heksafluorofosforanowy [PF6]- .
Do innych anionów można zaliczyć:
F
F
O
C
S
F
O
O
F
O-
O
S
O
F
F
F
N
S
C
F
O
-
C
F
F
C
O
C
O-
F
F
anion
anion
anion
trifluorometanosulfonowy
di-(trifluorometanosulfono)imidowy
trifluorooctanowy
O
O
H3C
S
O-
O
-O
S
O
CH3
O
-O
S
O
CH3
O
O
anion
anion
anion
metanosulfonowy
n-oktylosiarczanowy
metylosiarczanowy
5
2.2
Synteza cieczy jonowych
Synteza 1,3-dialkiloimidazoliowej cieczy jonowej przebiega wg następujących etapów:
R
R
H
N
1. NaOEt
N
2. RX
N
imidazol
N
R'X
[X]-
N
N
halogenek
1-alkiloimidazol
+
R'
1,3-dialkiloimidazoliowy
+[MXn]
+ [M]+[Y]-
kwas Lewisa
R
R
N
N
+
[Y]- + [M] [X] (s)
N
[MXn+1]-
+
ciecz jonowa
N
R'
+
ciecz jonowa
1,3-dialkiloimidazoliowa
R'
1,3-dialkiloimidazoliowa
Ciecze jonowe otrzymywane są trzema znanymi metodami:

Synteza soli z substratów posiadających tylko wiązania kowalencyjne. W wyniku
reakcji powstaje wiązanie kowalencyjne:
R
N
R
+
CF3SO3CH3
N
N
N
+
W tym przypadku najprościej jest zastosować aminę trzeciorzędową i odpowiedni czynnik
czwartorzędujący. Jest to reakcja substytucji nukleofilowej przebiegająca według mechanizmu
SN2, z niewielkim egzotermicznym efektem cieplnym. Po raz pierwszy została opisana przez
Menschutkina i do dziś znana jako reakcja Menschutkina.
 Kolejna metoda polega na wymianie anionu soli o charakterze nieorganicznym,
posiadającej wiązania jonowe. Wymianę tą, można prowadzić zarówno przy użyciu kwasu
Broensteda jak i soli metali:
R
R
R
3
Cl-
+
N
R
R
2
+
R
MBF4
3
1
R
3
R
+
N
2
BF4-
R
2
1
+
MCl
R
R
R
+
N
Cl-
R
+
R
HBF4
3
+
BF4-
N
1
1
2
R
6
R
+
HCl
 Ostatnia metoda polega na bezpośredniej kombinacji najczęściej dwóch ciał
stałych, np. czwartorzędowego chlorku amoniowego z AlCl3 (kwasem Lewisa):
R
R
3
+
N

R
1
ClR
+
R
R
3
xAlCl3
AlxCl3x+1-
+
N
2
R
1
R
2
Reakcję tą należy prowadzić ostrożnie, pod stałą kontrolą, gdyż proces ten jest
silnie egztermiczny.
2.3
Właściwości cieczy jonowych
W ostatnich latach duże zainteresowanie wzbudzają sole będące cieczami w temperaturze
pokojowej, głównie ze względu na różnorodność ich zastosowań m.in. jako „zielone
rozpuszczalniki” w syntezach chemicznych, biochemicznych i biologicznych.
Substancje te charakteryzują takie właściwości jak:
 zdolność do rozpuszczania wielu związków, zarówno organicznych jak i soli oraz metali,
 zdolność do mieszania się z wodą (ciecze hydrofilowe), lub brak zdolności mieszalności
z wodą (hydrofobowe).
 wysoka stabilność termiczna do 400˚C,
 szeroki zakres temperatur, w których te związki są cieczami,
 są nielotne (niska prawie zerowa prężność par),
 wysoka pojemność cieplna,
 zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego.
Czynniki te powodują, że związki te są interesującymi rozpuszczalnikami o coraz większym
znaczeniu technologicznym.
Ciecze jonowe są związkami polarnymi. Posiadają zdolność rozpuszczania alkoholi, octanu
etylu, chloroformu, acetonu, DMF, DMSO, soli nieorganicznych, niektórych polimerów i
minerałów, natomiast nie mieszają się z heksanem i olejami. Są ciecze jonowe, które nie mieszają
się z wodą (hydrofobowe), ale są także takie, które słabo lub dobrze się w niej rozpuszczają
(hydrofilowe). Rozpuszczalność ta zależy od rodzaju anionu i długości podstawników alkilowych
w kationie cieczy jonowej, np. tetrafluoroboran 1-etylo-3metyloimidazoliowy [emim]BF4 jest
rozpuszczalny
w
wodzie
w
przeciwieństwie
do
tetrafluoroboranu
1-metylo-3-
oktyloimidazoliowego [omim]BF4.
Przeważnie ciecze jonowe są cięższe od wody. Na gęstość tych substancji także wpływa
długość podstawnika alkilowego w kationie cieczy jonowej:
7
Wpływ wielkości anionu na
gęstość cieczy jonowych [BMIM][X]
Wpływ budowy kationu na gęstość
cieczy jonowych [Q][(CF3SO2)2N]
Anion [X]
Temp. [K]
Gęstość
[g/cm3]
[AlCl4]-
298
1,238
[Al2Cl7]-
298
[PF6]-
293
Kation [Q]+
Temp. [K]
Gęstość
[g/cm3]
1,334
[EMIM]+
298
1,518
1,363
[EMMIM]+
293
1,495
+
[CF3CO2]-
293
1,209
[EEIM]
293
1,452
[C3F7CO2]-
293
1,333
[BMIM]+
293
1,429
[CF3SO3]-
293
1,290
[BEIM]+
293
1,404
[C4F9SO3]-
293
1,427
[n-HeEt3N]+
298
1,270
+
[n-OcEt3N]
298
1,250
[n-OcBu3N]+
298
1,120
[(CF3SO2)2N]-
293
1,429
Największą w szeregu homologicznym ma pierwszy związek o najmniejszej masie
molowej, a każda następna grupa metylenowa powoduję zmniejszenie gęstości. W ten sposób
można otrzymać ciecze jonowe o gęstości zbliżonej do wody a nawet lżejsze. W większości
przypadków wydłużenie łańcucha powoduje znaczy wzrost masy molowej a w konsekwencji
powstaje sól krystaliczna o temperaturze topnienia powyżej 50ºC.
Ciecze jonowe posiadają lepkość zbliżoną do olejów, która rośnie podobnie jak gęstość ze
wzrostem długości podstawnika w kationie. Cieczami newtonowskimi są homologi zawierające
do 8 atomów węgla w alkilu, natomiast sole posiadające ich powyżej 12 w cząsteczce są cieczami
nienewtonowskimi.
Wpływ wielkości anionu na lepkość
cieczy jonowych [BMIM][X].
Wpływ budowy kationu na lepkość
cieczy jonowych [Q][NTf2]
Anion [X]
Temp. [K]
[AlCl4]-
298
Lepkość
[cP]
27
-
298
19
[PF6]
298
207
[CF3CO2]-
293
73
-
[Al2Cl7]
-
[C3F7CO2]
[EMIM]+
298
Lepkość
[cP]
31
[EMMIM]+
Kation [Q]+
Temp. [K]
293
88
+
293
35
+
[BMIM]
293
52
293
48
[EEIM]
293
182
[BEIM]+
-
293
90
[n-HeEt3N]+
298
167
-
293
373
+
[n-OcEt3N]
298
202
293
52
[n-OcBu3N]+
298
574
[CF3SO3]
[C4F9SO3]
-
[(CF3SO2)2N]
Jedną z najważniejszych właściwości cieczy jonowych jest niska prężność par, wynikająca
z ich budowy jonowej. Między innymi dzięki tej cesze zostały uznane za rozpuszczalniki
8
przyjazne dla środowiska. Ponadto są ciekłe w szerokim zakresie temperatur, stabilne chemicznie
i elektrochemicznie, są cięższe od wody, mają zdolność do rozpuszczania związków organicznych
jak i nieorganicznych. Okazało się także, że wiele katalizatorów (szczególnie kompleksów metali
przejściowych) jest rozpuszczalnych w cieczach jonowych, a dodatkowo ciecz powoduje
całkowitą ich immobilizację i możliwość recyklu.
Wszystkie ciecze jonowe charakteryzują się szerokim zakresem temperatury, w jakiej
występują w stanie ciekłym. Przyjmuje się, że zakres ten jest większy niż 300˚C.
Żaden z powszechnie stosowanych rozpuszczalników nie jest cieczą w tak dużym
przedziale:
Rozpuszczalnik
Temp. wrzenia
[˚C]
Temp. Topnienia [˚C]
Zakres fazy ciekłej
[˚C]
Aceton
-95
56
151
Amoniak
-78
-34
44
5
80
75
Chloroform
-63
62
125
Ciecz jonowa
-96
>200
>300
Dimetyloformamid
-60
153
213
Heksan
-95
69
164
Metanol
-98
65
163
Nitrobenzen
6
211
205
Octan etylu
-84
77
161
0
100
100
Benzen
Woda
2.4
Zastosowanie cieczy jonowych
Prowadzone na całym świecie badania potwierdziły, że ciecze jonowe mogą być
wykorzystywane jako
medium reakcji wielu syntez: utleniania, hydroformylowania,
uwodornienia, sprzęgania, dimeryzacji, reakcji
Friedl’a-Crafts’a, reakcji
Diels’a-Alder’a,
polimeryzacji, alkilowania, allilowania, reakcji Hecka, reakcji katalizowanych enzymami i wielu
innych. Reakcje prowadzone w cieczach jonowych cechuje odmienna kinetyka i termodynamika
od procesów prowadzonych w klasycznych rozpuszczalnikach organicznych, co często prowadzi
do poprawy parametrów procesu.
Ciecze jonowe szeroko wykorzystuje się nie tylko jako alternatywne rozpuszczalniki nowej
generacji stosowane w syntezie organicznej, biotechnologii oraz nanotechnologi. Równie ważne
zastosowanie znajdują one w inżynierii chemicznej:
-
jako ekstrahenty związków organicznych lub metali ciężkich (np. rtęci) ze ścieków,
-
do separacji gazów,
9
-
jako dodatki do destylacji azeotropowej, w celu uniknięcia tworzenia się mieszanin
azeotropowych np. z wodą.
Stosuje
się
je
również
jako
smary,
surfaktanty,
wypełnienia
w
kolumnach
chromatograficznych oraz jako media grzewcze (duża pojemność cieplna). W elektrochemii
cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na szerokie okno elektrochemiczne. Ponieważ
posiadają wysoką stabilność termiczną i elektochemiczną, stosuje się je jako elektrolity
w bateriach konwencjonalnych, słonecznych i ogniwach paliwowych.
.
Biotechnologia
• Kataliza enzymatyczna
• Synteza protein
Chemia
• Heck Coupling
• Cykloaddycja Diels-Alder
• Alkilowanie Friedel-Crafts
• Acylowanie Friedel-Crafts
Ciecze
jonowe
• Ekstrakcja
• Separacja
• Destylacja ekstrakcyjna
Powłoki
Inne
• Ciekłe kryształy
• Czujniki gazu
• Nanotechnologia
Inżynieria chemiczna
Energia
• Elektrochemia
• Smary
• Surfaktanty
• Wypełnienia w kolumnach
• Ogniwa paliwowe
• Kondensatory
• Akumulatory
chromatograficznych
• Wysoka pojemność cieplna
Możliwość zastosowania cieczy jonowych dostrzegł przemysł. Już w 1998 roku IFP (Philips
Petroleum) uruchomił pierwszą pilotową instalację do procesu dimeryzacji butenów do izooktenu
w środowisku cieczy jonowej (katalizator niklowy rozpuszczony w tetrachloroglinianie). Jest to
proces Difasol (stopień konwersji 70-80%, przy selektywności 90-95%), który jest nową wersją
procesu Dimersol. Planowana skala produkcji to 20-90 tyś ton izooktenu na rok. Tak więc, dzięki
zastosowaniu cieczy jonowej, temperatura reakcji może być obniżona do temperatury pokojowej.
Dodatkowo można łatwo rozdzielić fazy z mieszaniny poreakcyjnej, a zastosowane kompleksy
metali przejściowych, łatwo rozpuszczają się w cieczy jonowej.
W 2003 roku firma BASF zastosowała po raz pierwszy ciecze jonowe w przemyśle, w
procesie otrzymywania związków fosfoniowych (proces Basil). W procesie tym powstający HCl
10
jest wyłapywany przez 1-metyloimidazol w wyniku czego tworzy się ciecz jonowa chlorek 1metyloimidazoliowy:
Dzięki zastosowaniu 1-metyloimidazolu została z tradycyjnego procesu wyeliminowana
trietyloamina. Przede wszystkim jednak taki układ poreakcyjny ulega dobremu rozdziałowi.
Unika się wtedy problemów związanych z trudnym wydzielaniem produktu z mieszaniny
poreakcyjnej, dzięki czemu poprawia się wydajność procesu. Proces ten może być zastosowany
również do innych reakcji np. estryfikacji, acylowania, sililowania, i eliminacji, gdzie konieczne
jest wiązanie wydzielającego się podczas reakcji kwasu.
Obecnie proces BASIL prowadzi się w małym
reaktorze wtryskowym (6900000 kg/m3 h)
(zdjęcie obok) co w porównaniu z reakcją prowadzoną w
dotychczas stosowanym reaktorze zbiornikowym pozwoliło na 100
krotne zwiększenie zdolności produkcyjnej.
11
Instrukcja do ćwiczeń
Ćwiczenie 1 Otrzymywanie cieczy jonowych
Cieczami jonowymi nazywamy sole zbudowane z organicznego kationu i najczęściej
nieorganicznego anionu, mające temperaturę topnienia niższą od temperatury wrzenia wody, czyli
poniżej 100C. Ćwiczenie ma na celu otrzymanie dwóch najczęściej stosowanych cieczy
jonowych:
-
Tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazoliowego [BMIM][BF4]
H3C
F
+
N
-
F
B
F
F
N
CH3
-
Heksafluorofosforanu 1-butylo-3-metyloimidazoliowego [BMIM][PF6]
H3C
+
F
N
F
-
F
P
F
F
F
N
CH3
Ciecze jonowe można uzyskać w wyniku:
- reakcji wymiany sól-kwas:
R4N+Cl + HY  R4N+Y + H
- reakcji wymiany sól-sól (metateza)
R4N+X + MY  R4N+Y + MX
gdzie: X = Cl, Br, I; M = głównie Ag, Na, NH4
- bezpośredniej rekombinacji:
R4N+Cl + AlCl3  R4N+AlCl4
12
Procedura otrzymywania tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazo-liowego
[BMIM][BF4]
Do kolby o pojemności 100 ml, zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, należy dodać 10
g chlorku 1-butylo-3-metyloimidazoliowego oraz 10 ml wody destylowanej. Po rozpuszczeniu
chlorku w wodzie do mieszaniny należy dodać roztwór NaBF4 (obliczoną ilość) w 15 ml wody
destylowanej. Po kilku minutach wydzieliła się ciecz jonowa, która jest rozpuszczalna w wodzie
ale nie rozpuszczalna w wodnym roztworze NaBF4 i NaCl. Zawartość kolby mieszać jeszcze
przez 1 godzinę. Po zakończeniu reakcji należy oddzielić ciecz jonową, fazę wodną należy
dodatkowo ekstrahować 4x po 5 ml chlorkiem metylenu. Ekstrakt organiczny połączyć z cieczą
jonową i odparowano przy pomocy wyparki próżniowej. Powstałą ciecz jonową należy zważyć i
obliczyć wydajność.
Procedura otrzymywania tetrafluoroboranu 1-butylo-3-metyloimidazoliowego
[BMIM][BF4]
Do kolby o pojemności 100 ml, zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, należy dodać 10
g chlorku 1-butylo-3-metyloimidazoliowego oraz 10 ml wody destylowanej. Po rozpuszczeniu
chlorku w wodzie do mieszaniny należy dodać roztwór NH4BF4 (obliczoną ilość) w 15 ml wody
destylowanej. Po kilku minutach wydzieliła się ciecz jonowa, która jest rozpuszczalna w wodzie
ale nie rozpuszczalna w wodnym roztworze NH4BF4 i NaCl. Zawartość kolby mieszać jeszcze
przez 1 godzinę. Po zakończeniu reakcji należy oddzielić ciecz jonową, fazę wodną należy
dodatkowo ekstrahować 4x po 5 ml chlorkiem metylenu. Ekstrakt organiczny połączyć z cieczą
jonową i odparowano przy pomocy wyparki próżniowej. Powstałą ciecz jonową należy zważyć i
obliczyć wydajność.
13
Procedura otrzymywania heksafluorofosforanu 1-heksylo-3metyloimidazoliowego
[HMIM][PF6]
Do kolby trójszyjnej o pojemności 100 ml, zaopatrzonej w łaźnię chłodzącą i mieszadło
magnetyczne, należy dodać 10 g chlorku 1-heksylo-3-metyloimidazoliowego oraz 20 ml wody
destylowanej i zamknąć w atmosferze azotu. Po rozpuszczeniu chlorku w wodzie do mieszaniny
powoli wkraplać obliczoną ilość (1.1 nadmiar molowy) 60% roztworu HPF6 (d = 1.65 g/cm3).
Mieszaninę podczas wkraplania należy intensywnie mieszać gdyż reakcja jest silnie
egzotermiczna, w kolbie mogą pojawić się białe opary. Podczas wkraplanie można od razu
zaobserwować powstawanie cieczy jonowej, która jest nierozpuszczalna w wodzie. Po
zakończeniu wkraplania zawartość kolby mieszać przez 1 godzinę. Po zakończeniu reakcji należy
oddzielić ciecz jonową i przemywać ją wodą destylowaną aż do odczynu obojętnego. Tak
otrzymaną ciecz ogrzewano na wyparce rotacyjnej (70oC, 5 mbar) w celu usunięcia resztek wody.
Następnie ciecz jonową należy zważyć i obliczyć wydajność.
Procedura otrzymywania octanu 1-metyloimidazoliowego [Hmim][OAc]
Protyczna
ciecz jonowa
Nazwa
η
Tg
tm
bp
[cP]
[°C]
[°C]
[°C]
5.6
-98
-23
220
pKaaq
octan
1-metyloimidazoliowy
2.1
[Hmim]OAc
W okrągłodennej kolbie dwuszyjnej o pojemności 50 ml, zaopatrzonej w mieszadło
magnetyczne, chłodnicę, gumową septę oraz balonik z gazem inertnym (N2), umieszczono
aminę (40 mmoli) i 10 ml bezwodnego dichlorometanu. Następnie zawartość kolby zamknięto
w atmosferze azotu i schłodzono w łaźni lodowej. Za pomocą igły i strzykawki wkraplano
poprzez septę kwas (40 mmoli) przez 20 minut. Następnie mieszaninę ogrzewano w temperaturze
40 oC przez 2 godziny. Po zakończeniu reakcji zawartość kolby zatężono na wyparce rotacyjnej
(3 mbar, 70 ºC ). Otrzymaną ciecz jonową zważono i obliczono wydajność.
14