سنتز مايعات يوني ويژه از طريق جانشيني متقابل آنيون هاليد و مقايسه آن با روش خنثي‌سازي اسيد و باز

Synthesis of specific ionic liquids by halide anion metathesis and comparison with acid-base neutralization method

مايعات يوني با پايه ايميدازوليم و آنيون هاليد خواص ويژه‌اي داشته كه آن‌ها را در رديف حلال‌هاي سبز قرار مي‌دهد. جايگزيني آنيون هاليد با آنيون‌هاي متفاوت آلي و معدني منجر به عملكرد برتر اين تركيبات مي‌شود، به‌گونه‌اي كه با تنظيم خواص فيزيكي و ترموديناميكي مطلوب مي‌توان خواص ويژه‌اي براي آن‌ها متصور شد. در كار حاضر تعويض آنيون هاليد با آنيون‌هاي متفاوت با دو روش جانشيني متقابل و خنثي‌سازي اسيد و باز مطالعه شده است. در روش جانشيني متقابل، مايع يوني 1- آلكيل-3- متيل ايميدازوليوم كلريد حاوي گروه‌هاي بوتيل، هگزيل و اكتيل با نمك‌هاي سديم و پتاسيم آنيون‌هاي -BF4 و -PF6 در حلال آب واكنش داده شد و نتيجه‌هاي با روش خنثي‌سازي اسيد و باز، به همراه تأثير طول زنجيره آلكيل و نوع آنيون بر شرايط واكنش مقايسه شد. نتايج نشان داد كه جانشيني متقابل با شرايط ملايم‌تر و در مدت زمان كوتاه‌تري قابل اجراست. لذا مقايسه‌اي بين جانشيني متقابل آنيون كلريد در با آنيون‌هاي - NTf2- ،OTf و -NO3 با استفاده از نمك‌هاي آمونيم، ليتيم و نقره انجام شد. آسان‌ترين شرايط جانشيني متقابل در مورد مايعات يوني حاوي آنيون -NO3 و سخت‌ترين شرايط براي مايع يوني حاوي آنيون‌هاي -NTf2 و - OTf بوده است.

Ionic liquids containing imdazolium cations and chloride anions possess properties categorizing them as green solvents. What gives such ILs these characteristics is that their physical and thermodynamic properties may be tuned on substitution of the halide anion by various organic and inorganic anions. Two anion exchange methods, namely metathesis and acid-base neutralization have been investigated in this work. In metathesis method, 1-alkyl-3-mehylimidazolium chlorides containing butyl, hexyl, and octyl groups have been reacted in aqueous media with sodium and potassium salts, respectively, of BF4 - and PF6 - anions and the results obtained have been compared with those by reactions with HBF4 - and HPF6 acids. The effects of alkyl chain length and anion type on the reaction parameters have also been compared. Comparison of the two methods shows that metathesis is carried out under milder reaction conditions. Therefore, a comparison of chloride anion exchange with OTf -, NTf2 - and NO3 - was made using the corresponding ammonium, lithium, and silver salts. The most convenient conditions for metathesis were those in the preparation of NO3 - and the harshest conditions were required for the synthesis of NTf2 - and OTf containing ionic liquids.