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，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) 境友好的天然高分子植物膠，從豆科植物瓜爾豆中提取得到離子液體，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（1-4)-3-D- 甘露聚糖（Mannan)為主鏈、單個(gè)的a-D-吡喃半乳 糖（Galactose)為側(cè)鏈，并以（1-5)鍵與主鏈相連組 成。M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(guò) 程中由于使用大量易揮發(fā)且有毒的有機(jī)溶劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，0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， _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_ 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(duì)許多無(wú)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 氧化味哩（AihimCl)、氣化1-丁基-2—丙燦基~4,5-二 氫化咪唑（8出如0)、氯化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(duì)瓜爾膠的溶解性，并 用偏光顯微鏡觀察了其溶解過(guò)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）；Bruker M 600MHZ 核磁共振儀 (瑞士 Bruker公司）；JNOEC 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(gòu)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(gòu)于上海晶純?cè)噭┯邢薰荆?均為市售分析純。

　　

　　1.2瓜爾膠的預(yù)處理瓜爾膠在85°C下用乙醇抽提72h后在40°C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巴豆酸緩慢加入1. 4mol乙二月安中，118°C 下攪拌10h,然后升溫至138°C,通過(guò)分水器除去 副產(chǎn)物（主要是水），再升溫至168C恒溫6h,除去 副產(chǎn)物水和過(guò)量的乙二胺，然后升溫至245C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。

　　

　　1.3.2 AihimCl的制備在2-丙烯基-4,5-二氫化 咪唑中加入等當(dāng)量的氯丙烯，55°C反應(yīng)10h,產(chǎn)物 用無(wú)水乙醚洗滌5次后，在五氧化二磷的存在下 真空干燥。

　　

　　1.3. 3 BihimCl, HihimCl, OihimCl 的 制 備 用 2- 丙烯基-4,5-二氫化咪唑分別與氯丁烷，氯己烷，氯 辛烷按照摩爾比1: 1在80°C下反應(yīng)48h,產(chǎn)物用無(wú) 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(cè)定。

　　

　　1.4.2離子液體的核磁表征以氘代DMSO為 溶劑用Bruker m 600MHZ核磁共振儀對(duì)4種離子 液體進(jìn)行1H NMR和13C NMR測(cè)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100°C下加熱攪拌，待瓜爾膠 溶解后再次加入0. 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1wt%的瓜爾膠溶 液，在100C下加熱攪拌1min,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(duì)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圖1 四種離子液體的紅外譜圖（O~Oihima,H-HihimCl， A-AihimCl，B-BihimCl)

　　

　　Fig. 1 FTIR spectrum of ILs( O-OihimCl,H-HihimCl， A-AihimCl，B-BihimCl)

　　

　　OihimCl, HihimCl, AihimCl, BihimCl 四種離子 液體的紅外譜圖如圖1所示，3259 cm_1處為N~H 鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，1609 cm_1, 1546 cm_1和 1440 cm—1處為氫化咪唑環(huán)的伸縮振動(dòng)帶，1661 cm—1處為碳碳雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，3068 cm—1 處為碳碳雙鍵的C~H的伸縮振動(dòng)吸收峰，離子液 體容易吸水，因此在3435 cm—1處有O~H鍵的伸縮 振動(dòng)吸收峰出現(xiàn)。另外，在2968 cm—1，932 cm—1 和2873 cm—1四種離子液體有不同程度的C—H鍵 的伸縮振動(dòng)吸收峰。

　　

　　2.2離子液體的核磁分析圖2 四種離子液體的1H NMR譜圖 Fig. 21 H NMR spectrum of ILsOihimCl, HihimCl, AihimCl, BihimCl四種離子液體該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與我們的目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符；BihimCl中的核磁共振氫譜如圖2所示，化學(xué)位移S為8. 16、 N取代的丁基氫的核磁共振峰化學(xué)位移S為3. 82、3.78、3.42、3.30和1.80ppm的核磁共振峰3. 05、。 26、。 29和0. 90ppm,表明該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)為丙烯基氫化咪唑上的氫;OihimCl中N取代的辛與我們的目標(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8為3. 06、。 24、。 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8為3.05、。 24、1.27和0. 87ppm,表明 基氫的核磁共振峰化學(xué)位移為5. 73、5. 28、。 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。

　　

　　圖3 四種離子液體的13C NMR譜圖 Fig. 313 C NMR spectrum of ILsOihimCl, HihimCl, AihimCl, BihimCl 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、8. 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，；OihimCl中N 取代的辛基碳的化學(xué)位移S在46.5、31.6、29.0、 27. 1、6. 3、3. 1、2. 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8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. 0ppm,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8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 符。

　　

　　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所示。

　　

　　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 AihimClBihimClHihimClOihimClGG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(zhǎng)，陽(yáng)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(duì)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(1) lmin(2) 2h(3) 6h圖4瓜爾膠在AihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片（100倍） Fig. 4 Polarized optical images of GG dissolved in AihimCl ( x100)

　　

　　圖4是在100°C,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，依然有部(1) lmin(2) 2h(3) 6h圖5瓜爾膠在BihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片（100倍） Fig. 5 Polarized optical images of GG dissolved in BihimCl( x100)

　　

　　在AihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片，加熱1min分瓜爾膠未能溶解，6h后完全溶解。

　　

　　圖5是在100°C,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(1) lmin(2) 2h(3) 6h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( x100)

　　

　　在BihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片，加熱1min瓜爾膠未能溶解，6h后完全溶解。

　　

　　圖6是在100C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1min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。

　　

　　(1) lmin(2) 2h(3) 6h圖7瓜爾膠在OihimCl中溶解的偏光顯微鏡照片（100倍）

　　

　　Fig. 7 Polarized optical images of GG dissolved in OihimCl( x100)

　　

　　圖7是在100°C,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，加熱1min 后明顯有大量的瓜爾膠未能溶解，h后，只有少量 瓜爾膠未能溶解，h后完全溶解。

　　

　　通過(guò)比較瓜爾膠在四種離子液體中100C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。