乙腈中OPBF4離子液體含量的測(cè)定

楊 沫，田孟哲，田 鵬*

(1.沈陽(yáng)師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 能源與環(huán)境催化研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.沈陽(yáng)師范大學(xué) 科信軟件學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034)

乙腈中OPBF4離子液體含量的測(cè)定

楊 沫1，田孟哲2，田 鵬1*

(1.沈陽(yáng)師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 能源與環(huán)境催化研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.沈陽(yáng)師范大學(xué) 科信軟件學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034)

實(shí)驗(yàn)中用溴代正辛烷和吡啶的物質(zhì)的量比1.2∶1，加熱回流，制備OcPyBr。在丙酮溶劑中用OcPyBr和四氟硼酸鈉制備了OPBF4離子液體。測(cè)得有機(jī)溶劑乙腈中OPBF4離子液體的含量，乙腈中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性回歸方程為：y=0.09252+0.03041X，相關(guān)系數(shù)為0.9992，反映溶液濃度和吸光度值兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度高，測(cè)得乙腈中OPBF4回收率在95.4%～102%之間。

四氟硼酸N-正辛基吡啶；乙腈；紫外光譜

離子液體又被稱(chēng)作室溫熔融鹽(Room Temperature Molten Salts)[1]。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，離子液體在常溫時(shí)為液態(tài)是由于離子包裹不完全[2]，笨重、不對(duì)稱(chēng)的陽(yáng)離子和均勻形狀陰離子結(jié)合，形成一個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)，即液相。離子液體的低熔點(diǎn)也是由化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的，較大的不對(duì)稱(chēng)的陽(yáng)離子和結(jié)構(gòu)較小的無(wú)機(jī)基團(tuán)結(jié)合，降低了晶格能，因此形成的離子液體熔點(diǎn)較低。在一些報(bào)道中，一些較大的陽(yáng)離子也起到了降低晶格能的作用。離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域，包括有機(jī)合成和催化溶劑的溶劑、燃料和太陽(yáng)能電池中的電解質(zhì)、潤(rùn)滑油、色譜質(zhì)譜中的固定相、酶的固定化支持、分離技術(shù)、作為液晶、納米材料合成模、組織保存的材料、聚合物凝膠催化膜的制備和高導(dǎo)電材料的制備[3-5]。與傳統(tǒng)溶劑相比，離子液體具有幾個(gè)特點(diǎn)，使其與環(huán)境更加相容，由于大型不對(duì)稱(chēng)的陽(yáng)離子，和均勻形狀的陰離子結(jié)合，使得離子液體的電子云發(fā)生明顯的偏移。離子液體不易揮發(fā)，因此它們擁有非常低的蒸汽壓。離子液體具有熱穩(wěn)定性，大約高至300℃。大多數(shù)離子液體液程高達(dá)200℃，具有廣泛的動(dòng)能控制。離子液體具有高導(dǎo)熱性和寬電化學(xué)窗口。離子液體能與多種有機(jī)溶劑混溶。離子液體是相轉(zhuǎn)移過(guò)程中的非水性的替代品。離子液體的溶劑特性可以通過(guò)由不同的陰離子和陽(yáng)離子組合進(jìn)行調(diào)整。離子液體具有非常好的溶解能力，可以溶解諸如鹽、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、表面活性劑、糖和多糖等多種物質(zhì)。有文獻(xiàn)報(bào)道離子液體擁有非常強(qiáng)大的溶劑特性，能夠溶解多種有機(jī)分子，包括原油、油墨、塑料，甚至DNA[6-8]。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑諸如苯、丙酮、甲苯相比，離子液體沒(méi)有蒸汽壓[9]。離子液體被譽(yù)為綠色溶劑，是因?yàn)橥瑩]發(fā)性的有機(jī)溶劑相比，離子液體不會(huì)爆炸，可以重復(fù)的回收利用[10]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

乙腈(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、無(wú)水乙醇(分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠)、吡啶(分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、二次蒸餾水、溴代正辛烷(化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、四氟硼酸鈉(化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、丙酮(分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠)、乙酸乙酯(分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠)。

紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)UV22550型(日本島津公司)，RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)，分析天平(上海天平儀器廠，儀器精度為±0.0001 g)，10 mm石英比色皿，磁力攪拌器(上海南匯電訊器材廠)。

1.2 四氟硼酸N-正辛基吡啶離子液體的制備

實(shí)驗(yàn)中用溴代正辛烷和吡啶的物質(zhì)的量比1.2∶1，加熱回流，制備溴化N-正辛基吡啶(OcPyBr)。為了獲得純凈的OcPyBr，用10%的乙酸乙酯和少量的乙腈重結(jié)晶2～3次。將洗滌抽干后的晶體抽真空，將其裝入試劑瓶保存于真空干燥器中。

制備四氟硼酸N-正辛基吡啶(OPBF4)離子液體如下：

實(shí)驗(yàn)中用到的玻璃器皿首先采用熱堿和稀硝酸分別清洗1次，在采用二次蒸餾水將其沖洗并烘干，并置于干燥器中。由于反應(yīng)物四氟硼酸鈉和OcPyBr在丙酮中的溶解度很小，但由于他們的產(chǎn)物NaBr在丙酮中不溶，從而推動(dòng)反應(yīng)不斷進(jìn)行。反應(yīng)流程：稱(chēng)取等物質(zhì)的量比的溴化N-正辛基吡啶和四氟硼酸鈉→量取丙酮150.0 mL→ 攪拌→過(guò)濾除去NaBr→再次過(guò)濾→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→真空干燥。

1.3 測(cè)定乙腈中OPBF4離子液體中的含量

1.3.1 OPBF4溶液的配制

準(zhǔn)確量取0.09mL OPBF4離子液體，取100 mL的容量瓶，用乙腈定容，此時(shí)在溶劑中離子液體濃度均為1000 mg/L。

1.3.2 確定離子液體最大吸收波長(zhǎng)

移取已經(jīng)配制的1000 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至石英比色皿中，參比溶液為乙腈，掃描范圍為200～400 nm。測(cè)量參數(shù)設(shè)定為：掃描速度為中速；自動(dòng)采樣間隔為激活；采樣間隔為0.1；狹縫寬為2.0 nm；掃描模式為單一，確定OPBF4在乙腈中的最大吸收波長(zhǎng)。

1.3.3 繪制最大吸收波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

采用乙腈為溶劑，配制濃度分別為2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20 mg/L的OPBF4離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻后得到待測(cè)溶液，參比溶液分別為乙腈，測(cè)定各濃度離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液在最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度，最后采用工具軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.3.4 加標(biāo)回收率

用移液管隨機(jī)的移取一定量OPBF4標(biāo)準(zhǔn)離子液體，標(biāo)準(zhǔn)離子液體溶液加入的濃度分別為5、10、15、20 mg/L，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行處理和測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

圖1 OPBF4在乙腈中的紫外光譜圖

OPBF4離子液體在紫外區(qū)有特征吸收峰，為使測(cè)定結(jié)果有較高靈敏度和準(zhǔn)確度，波長(zhǎng)200～400 nm范圍內(nèi)掃描OPBF4離子液體得到紫外光譜曲線和最大吸收波長(zhǎng)如圖1，對(duì)入射波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。

由圖1可知，在200～400 nm范圍內(nèi)乙腈中的OPBF4有兩個(gè)明顯的吸收峰，紫外光度法測(cè)定結(jié)果顯示，在乙腈中OPBF4的最大吸收波長(zhǎng)在240 nm處，在240 nm處進(jìn)行OPBF4離子液體的定量分析。

2.2 在乙腈溶劑中OPBF4的標(biāo)準(zhǔn)曲線

OPBF4在以乙腈為溶劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)的線性回歸方程為y=0.09252+0.03041X，線性方程結(jié)果表明：離子液體濃度與其吸光度在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9992，由此可知，吸光度與離子液體的濃度這兩個(gè)變量之間具有很高的相關(guān)度。

圖2 OPBF4在乙腈中的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 在乙腈溶劑中OPBF4的加標(biāo)回收率

準(zhǔn)確移取一定量的OPBF4標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，通過(guò)測(cè)定得知，乙腈中OPBF4濃度分別為5.34、6.26、7.41、10.82、11.62mg/L，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，將濃度值分別為5、5、5、10、10mg/L離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液依次加入。乙腈中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性回歸方程為：y=0.09252+0.03041X，相關(guān)系數(shù)為0.9992，測(cè)得乙腈中OPBF4回收率在95.4%～102%之間，見(jiàn)表1。

表1 在乙腈溶劑中OPBF4的加標(biāo)回收率

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中用溴代正辛烷和吡啶的物質(zhì)的量比1.2∶1，加熱回流，制備OcPyBr。在丙酮溶劑中用OcPyBr和四氟硼酸鈉制備了OPBF4離子液體。測(cè)得有機(jī)溶劑乙腈中OPBF4離子液體的含量，乙腈中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性回歸方程為：y=0.09252+0.03041X，相關(guān)系數(shù)為0.9992，反映溶液濃度和吸光度值兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度高，測(cè)得乙腈中OPBF4回收率在95.4%～102%之間。

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(本文文獻(xiàn)格式：楊 沫，田孟哲，田 鵬.乙腈中OPBF4離子液體含量的測(cè)定[J].山東化工,2017,46(5):83-84,86.)

Determination Content of OPBF4Ionic Liquid in Acetonitrile

YangMo1，TianMengzhe2，TianPeng1*

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering, Institute of Catalysis for Energy and Environment,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,China;2.Software College,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,China)

In this paper,the synthetic method was optimized: bromide N-octyl pyridium was synthesized by bromine octane and pyridine. Tetrafluoroborate N-octyl pyridium ionic liquid was synthesized by bromide N-octyl pyridium and tetrafluoroborate sodium. Further,tetrafluoroborate N-octyl pyridium was made quantitative analysis by ultraviolet spectrometry in acetonitrile,and the specification curve in acetonitrile was drew. The standard working curve of tetrafluoroborate N-octyl pyridium ionic liquid is y=0.09252+0.03041X (R=0.9992). Their coefficients of recovery in acetonitrile was recorded by standard addition method. The extent of adding standard recovery is 95.4%～102%.

tetrafluoroborate N-octyl pyridium; acetonitrile; ultraviolet spectrometry

2017-02-20

遼寧省自然科學(xué)基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：2015020241)；沈陽(yáng)師范大學(xué)重大孵化項(xiàng)目(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：ZD201406)；沈陽(yáng)師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

楊 沫(1991—)，女，遼寧葫蘆島人，沈陽(yáng)師范大學(xué)碩士研究生；通訊作者：田 鵬(1967—)，男，遼寧沈陽(yáng)人，沈陽(yáng)師范大學(xué)教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師。

O656

A

1008-021X(2017)05-0083-02