離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能：
離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能，氫化咪唑類離子液體本文合成了氣化1-稀丙基-2-丙烯基5-二氫化咪唑（AihimCl),氯化1-丁基-2-丙烯基4,5-二氫化咪唑 (BihimCl),氣化1 -己基-2-丙烯基4,5-二氫化咪唑（HihimCl),氣化1 -辛基-2-丙烯基W，5-二氫化咪唑 (OihimCl)四種離子液體;并用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜（FT-IR),核磁共振氫譜CH NMR)和碳譜(l3C NMR)表 征了其結(jié)構(gòu);研究了這四種離子液體對瓜爾膠(GG)的溶解性,并用偏光顯微鏡觀察了其溶解過程，瓜爾膠在 BihimCl中的溶解度可達(dá)5. 5% ;比較了瓜爾膠在四種離子液體中的溶解速度，在BihimCl和OihimCl中的溶解 速度比在AihimCl和HihimCl中快,6小時(shí)后都能夠完全溶解。
隨著不可再生資源（如石油、天然氣、煤礦和 金屬礦藏等）的急劇消耗，離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能，天然高分子的開發(fā)與利 用日益引起世人的關(guān)注。瓜爾膠（GG)是一種環(huán) 境友好的天然髙分子植物膠，從豆科植物瓜爾豆 中提取得到，是除纖維素之外用量最大的天然高 分子。其主要成分是半乳甘露聚糖，以（14)-3-D- 甘露聚糖(Marman)為主鏈、單個(gè)的a-D-吡喃半乳 糖(Galactose)為側(cè)鏈，并以（1 >6)鍵與主鏈相連組 成。[U2]瓜爾膠被作為增稠劑、穩(wěn)定劑和粘合劑等 廣泛用于化妝品、石油鉆采、食品、醫(yī)藥、紡織印 染、采礦選礦、陶瓷、建筑涂料和造紙等行業(yè)。[3]但 是由于瓜爾膠原粉具有溶解較慢、水不溶物含量 高和粘度不容易控制等缺點(diǎn)，人們常常利用化學(xué) 手段改變其理化特性以滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的需 要。[4]傳統(tǒng)的化學(xué)改性方法在化學(xué)反應(yīng)和分離過 程中由于使用大量易揮發(fā)且有毒的有機(jī)溶劑會對 環(huán)境造成污染,[5]所以，尋找一種能夠替代傳統(tǒng)有 機(jī)溶劑的綠色溶劑就顯得尤為重要。
離子液體（IL)是一種綠色環(huán)保的新型溶劑， 一般是指在室溫或室溫附近呈液態(tài)的由離子構(gòu)成 的物質(zhì)。離子液體具有以下特點(diǎn):較寬的液體穩(wěn) 定范圍，較強(qiáng)的溶解能力，較低的蒸氣壓，具有一 定的粘度，較強(qiáng)的催化活性。[6]由于其優(yōu)越的性 能，離子液體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成,萃取分 離，電化學(xué)，納米材料制備，清潔燃料生產(chǎn),環(huán)境科 學(xué)，催化科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。~°]離子液體作為溶劑 具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn):不揮發(fā)，性質(zhì)穩(wěn)定，易于回 收,強(qiáng)極性，對許多無機(jī)鹽、有機(jī)物和高分子材料 有良好的溶解性，并能獲得較高的濃度。["]這些特 點(diǎn)表明離子液體完全可能作為有機(jī)溶劑的替代 品。
本文合成了氯化1-烯丙基-2-丙烯基4,5-二 氫化咪唑(入加111(：1)、氣化1-丁基-2-丙烯基4,5-二 氫化咪唑（8況111(：丨）、氣化1-己基-2-丙烯基4,5-二 氫化咪唑（HihimCl)和氯化1-辛基-2-丙烯基4,5- 二氫化咪唑(OihimCl)四種離子液體，并用傅立葉 轉(zhuǎn)換紅外光譜，核磁共振氫譜和碳譜表征了其結(jié) 構(gòu)，研究了這四種離子液體對瓜爾膠的溶解性，并 用偏光顯微鏡觀察了其溶解過程。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑
Bruker tensor 27傅立葉變換紅外光譜儀（瑞 士 Bruker 公司）；離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能，Bruker ffl 600MHZ 核磁共振儀 (瑞士 Bruker公司）；JN0EC XP-201型偏光顯微鏡 (上海精密儀器儀表有限公司）。
乙醇、巴豆酸、乙二胺、乙醚、乙酸乙酯、五氧 化二磷購于成都市科龍化學(xué)試劑廠，氯丙烯、氯丁 烷：氯己烷、氯辛烷購于上海晶純試劑有限公司， 均為市售分析純。
1.2瓜爾膠的預(yù)處理
瓜爾膠在85T下用乙醇抽提72h后在40弋下 真空干燥48hr。
1.3離子液體的制備
1.3.12-丙烯基4,5-二氫化咪唑的制備將
0.7mol巴豆酸緩慢加人1.4mol乙二胺中，118T 下攬拌l〇h,然后升溫至138尤，通過分水器除去 副產(chǎn)物（主要是水），再升溫至168T恒溫6h，除去 副產(chǎn)物水和過量的乙二胺，然后升溫至245t恒溫 8小時(shí)，除去副產(chǎn)物水和未反應(yīng)的乙二胺以及巴豆 酸，得到2-丙烯基4，5-二氫化咪唑。
1.3.2AihimC丨的制備在2-丙烯基4,5-二氫化 咪唑中加人等當(dāng)量的氯丙烯，55T反應(yīng)10h，產(chǎn)物 用無水乙醚洗滌5次后，在五氧化二磷的存在下 真空干燥。
1.3.3BihimCl, HihimCl，OihimCl 的制備用 2- 丙燔基4,5-二氫化咪唑分別與氯丁烷，氯己烷，氯 辛院按照摩爾比1:1在80^下反應(yīng)48h,產(chǎn)物用無 水乙醚洗滌5次后，在五氧化二磷的存在下真空 干燥。
1.4離子液體的表征
1.4.1離子液體的紅外表征用壓片法制備溴 化鉀薄片,然后將4種離子液體分別涂在溴化鉀 薄片上，采用Bruker tensor 27傅立葉變換紅外光
譜儀進(jìn)行測定。
1.4.2離子液體的核磁表征以氘代DMS0為 溶劑用Bruker ffl 600MHZ核磁共振儀對4種離子 液體進(jìn)行1 H NMR和l3C NMR測試。
1.5瓜爾膠在離子液體中的溶解
在裝有攪拌子的玻璃瓶中加入離子液體和 0.5wt%的瓜爾膠，在lOOt下加熱攪拌，待瓜爾膠 溶解后再次加人〇• 5wt%瓜爾膠，直至瓜爾膠不再 溶解為止，并用偏光顯微鏡觀察溶解狀態(tài)。
分別用4種離子液體配置lwt%的瓜爾膠溶 液，在100^下加熱攪拌lmin,2h，6h，分別在偏光 顯微鏡下觀察溶解情況，比較不同離子液體對瓜 爾膠的溶解速率。
2結(jié)果與討論
2.1離子液體的紅外分析
OihimCl，HihimCl, AihimCl，BihimCl 四種離子 液體的紅外譜圖如圖1所示，3259 cnT1處為N-H 鍵的伸縮振動吸收峰，1609 cm' 1546 cn^和 1440 cnT1處為氫化咪唑環(huán)的伸縮振動帶，離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能，1661 cf處為碳碳雙鍵的伸縮振動吸收峰，3068 crrT1 處為碳碳雙鍵的C-H的伸縮振動吸收峰，離子液 體容易吸水,因此在3435 cnT1處有0-H鍵的伸縮 振動吸收峰出現(xiàn)。另外，在2968 cm'2932 crrT1 和2873 cnT1四種離子液體有不同程度的C-H鍵 的伸縮振動吸收峰。
2.2離子液體的核磁分析
OihimCl, HihimCl, AihimCl，BihimCl 四種離子液體 的核磁共振氫譜如圖2所示，化學(xué)位移為8.16、 3.82、3.78、3.42、3.30 和 1.80ppm 的核磁共振峰 為丙烯基氫化咪唑上的氫;OihimCl中N取代的辛 基氫的核磁共振峰化學(xué)位移S為3. 06、2. 24、1. 25 和0. 85PPm，表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié) 構(gòu)相符;HihimCl中N取代的己基氫的核磁共振峰 化學(xué)位移S為3.05、2. 24、1. 27和0• 87PPm，表明 該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符;BihimCl中 N取代的丁基氫的核磁共振峰化學(xué)位移S為 3.05、2.26、1.29和0.90ppm，表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu) 與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符;AihimCl中N取代的烯丙 基氫的核磁共振峰化學(xué)位移為5.73、5. 28、3. 04 和2. 24ppm，表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié) 構(gòu)相符。
OihimCl, HihimCl，AihimCl, BihimCI 四種離子 液體的核磁共振碳譜如圖3所示，化學(xué)位移S為 169. 7、48. 9、44. 5、42. 6、38. 8 和 23. lppm 的核磁 共振峰為丙烯基氫化咪唑上的碳，；〇ihimCl中N 取代的辛基碳的化學(xué)位移S在46. 5、31. 6、29. 0、 27. 1、26.3、23. 1、22.5 和 14.4PPm,表明該產(chǎn)物的 結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符;HihimCl中N取代的 己基碳的化學(xué)位移S在46.5、31.3、27.0、26.0、 22. 4和14. 3ppm，表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目 標(biāo)結(jié)構(gòu)相符;BihimCl中N取代的丁基碳的化學(xué)位 移8在46.5、29.1、19.6和14.0??111，表明該產(chǎn)物 的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符;AihimCl中N取代 的烯丙基碳的化學(xué)位移S在131.6、119.2和 61. 2PPm,表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相
2.3瓜爾膠在離子液體中的溶解度
瓜爾膠在四種離子液體中的溶解度如表1所
表1 GG在離子液體中的溶解度
Table. 1 the solubility of guar gum in ILs
離子液體 AihimClBihimClHihimClOihimCl
GG的溶解度(％) 3.55.54.03.0
由表1可知，瓜爾膠在AihimCl中溶解度為 3. 5%，而在BihimCl中溶解度可達(dá)5. 5% ,隨著取 代基碳鏈的增長，陽離子的極性降低，瓜爾膠的溶 解度降低，在OihimCl中溶解度為3. 0%，BihimCl 具有比AihimCl ,HihimCl和OihimCl更高的對瓜爾 膠的溶解能力。
2.4瓜爾膠在離子液體中的溶解速率比較
圖5是在KXTC,不同的加熱時(shí)間下，瓜爾膠后明顯有大量的瓜爾膠未能溶解，2h后，只有少量
在BihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片，加熱lmin瓜爾膠未能溶解，6h后完全溶解。
(1)1 min
(2) 2h
(3) 6h
《V..'…
圖6瓜爾膠在HihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片（100倍） Fig. 6 Polarized optical images of GG dissolved in HihimCl( xlOO)
圖6是在lOOt：,不同的加熱時(shí)間下，瓜爾膠在HihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片，加熱lmin
后明顯有大量的瓜爾膠未能溶解,2h后，依然有部分瓜爾膠未能溶解,6h后完全溶解。
圖7是在100弋，不同的加熱時(shí)間下，瓜爾膠 在OihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片，離子液體的合成及其對瓜爾膠的溶解性能，加熱lmin 后明顯有大量的瓜爾膠未能溶解,2h后，只有少量 瓜爾膠未能溶解，6h后完全溶解。
通過比較瓜爾膠在四種離子液體中1〇〇丈加 熱2小時(shí)的偏光顯微鏡照片可以看出BihimCl和 OihimCl中只有少量的瓜爾膠未能溶解，AihimCl 和HihimCl中卻有較多的瓜爾膠未能溶解。因此, 瓜爾膠在BihimCl和OihimCl中的溶解速度比在 AihimCl 和 HihimCl 中快。
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