1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺的制备及作为离子液体

简介

1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺为无色至浅黄色透明液体，不溶于水，但可溶于甲醇、乙腈、丙酮、二氯乙烷、四氢呋喃和DMSO等有机溶剂。它主要用于有机合成及实验研究，还可作为离子液体应用于电池等领域。

1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺的性状

制备

方法一：在乙酸乙酯存在下，n-甲基吡咯烷与适量的溴烷基反应，合成了n -烷基- n -甲基吡咯烷溴化前体Pyr13Br和Pyr14Br。用乙酸乙酯反复冲洗前驱体，以去除多余的试剂和可溶性杂质。前驱体（Pyr13Br和Pyr14Br）的水溶液与适量的亚胺盐（KFSI、LiTFSI、LiBETI和LiIMi4）反应得到了这四种离子液体。用原子吸收光谱法（AAS）测定离子液体中锂或钾的含量在2ppm以下。反应生成疏水离子液体和亲水性离子液体LiBr或KBr。去除水相后，离子液体用去离子水洗涤数次，以去除水溶性溴盐（LiBr，KBr或HBr）和过量的亚胺盐。然后将离子液体加入乙酸乙酯中以降低其粘度，并用活性炭和酸性氧化铝进行纯化。液体馏分通过真空过滤从固相中分离出来，然后在80°C的真空条件下放入旋转蒸发器中除去溶剂（乙酸乙酯）。最后，离子液体用无油真空泵在60°C下干燥至少2 h，然后在120°C下干燥至少18 h得到标题化合物1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺。总收率在85 ~ 90 mol %之间[1]。

方法二：将1-甲基丙基吡咯烷酸甲酯（50 wt. %水）（6.6 g，0.016摩尔）和双（氟磺酰基）亚胺（2.94 g，0.016摩尔）在蒸馏水（50 mL）中室温混合3小时。在真空中浓缩溶液得到标题化合物1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺[2]。

离子液体

1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺通常用作离子液体，与聚乙二醇甲基丙烯酸甲醚和聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯混合，浇铸后加热形成聚合物电解质。制备聚乙二醇甲基丙烯酸甲醚（4% wt）、聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯（16% wt）和1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺（80% wt）的混合物。将混合物在氩气中加气15分钟。将混合物浇铸在两块玻璃板之间，用聚四氟乙烯掩膜（100mm）隔开，以控制所得聚合物电解质的厚度。将混合物放入真空烤箱，60°C加热24小时[3]。

参考文献

[1] Kunze, Miriam; et al. Melting Behavior of Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids and Their Binary Mixtures. Journal of Physical Chemistry C (2010), 114(28), 12364-12369.

[2] Vijayaraghavan, R.; et al. Influence of ion structure on thermal runaway behavior of aprotic and protic ionic liquids. Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2020), 56(79), 11819-11822.

[3] Chaudoy, V.; et al. Ionic liquids in a poly ethylene oxide cross-linked gel polymer as an electrolyte for electrical double layer capacitor. Journal of Power Sources (2017), 342, 872-878.