氨基酸氟硼酸离子液体摩尔溶解焓的研究.pdf

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1、北京石油化工学院学报第l9卷第3期Vo1．19NO．3JournalofBeijingInstituteof2011年9月Sep．2011Petro—chemicalTechnology氨基酸氟硼酸离子液体摩尔溶解焓的研究*梁欣宇张新汪苏鸽李巍荣华(北京石油化工学院化学工程学院，北京102617)摘要以甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和氟硼酸为原料，采用一步法合成了2种氨基酸氟硼酸离子液体，并在298．15K下利用恒温溶解热测定系统对合成的氨基酸阳离子型离子液体进行摩尔溶解热的研究。首先对不同浓度的离子液体稀水溶液进行溶解焓的测定，然后借助Pitzer电解质溶液理论计算得到各化合物的

2、标准摩尔溶解焓及相应的Pitzer焓参数，估算了离子液体的水化焓，并且将不同类型离子液体的结果进行了比较。估算出的甘氨酸阳离子的水化焓小于眯唑类阳离子，而甘氨酸阴离子的水化焓也小于氟硼酸阴离子。关键词氨基酸；离子液体；摩尔溶解焓；Pitzer电解质溶液理论中图法分类号064离子液体是由特定阳离子和阴离子构成，方面的应用有着重要的意义，同时溶解热数值在室温或近于室温下呈液态的物质，它是～种的大小也可以一定程度反映离子液体体系内相应用性很强的绿色溶剂。由于其低熔点，挥发互作用情况及离子液体与传统溶剂分子之间的性低，低环境污染，溶解性能好，潜在的种类数相互作用情况。此外，通过对比不同离子液体

3、量惊人并具有可设计性等性质使其成为近年来的溶解焓性质，可以更好地理解离子液体实验的研究热点。氨基酸及其衍生物是一种非常丰性质与分子结构性质之间的联系，从而为功能富的季铵母体类自然资源，但直到近5年才被化离子液体的设计提供理论基础。广泛应用于离子液体(IIs)的合成。]。氨基酸1实验部分这种两性化合物可以同时作为离子液体的阳离子和阴离子母体，而通过对比不难发现，氨基酸1．1试剂阳离子型离子液体可以直接利用氨基酸与强酸KCI(北京化学有限公司生产)，量热用优的一步酸碱中和反应合成，避免合成过程对环级纯，使用前在135C干燥6h；丙氨酸、甘氨酸境的污染，使该离子液体更加绿色化，并且合成(北京

4、拜尔迪生物技术公司生产)，纯度99；时问短，在使用微波技术后仅需1h便能完氟硼酸(东阳化工厂生产)，纯度42。实验所成¨]。但对于这类新兴的离子液体目前的研用水均为二次去离子水。究还很少。笔者利用恒温溶解热测定系统对21．2合成种氨基酸阳离子型离子液体——甘氨酸氟硼酸将甘氨酸、丙氨酸与氟硼酸均按物质的量盐(GlyBF)、丙氨酸氟硼酸盐(AlaBF)进行了为1：1进行混合，加热回流2h，反应完成后，摩尔溶解焓的测定。关于离子液体溶解热的研用旋转蒸发仪除去生成物中水分，放干燥器中究目前很少，仅有少数科研人员对咪唑阳离子备用。得到的产品均为浅黄色蜡状固体。型离子液体进行了研究。。。而离子液体

5、的溶1．3溶解热的测定解热数据对于离子液体作为溶剂或反应介质等将ZR～2KJ型高精度溶解热测定系统(南京多助集团生产)的反应器外加一恒温水浴，组成一台具有恒温水浴的溶解热测定系统。收稿日期：2O11O516*北京市大学生URT资助项目，项目号：201oJooo62。选用KC1固体为量热标准物质对恒温溶第3期梁欣宇等．氨基酸氟硼酸离子液体摩尔溶解焓的研究51解热测定系统进行标定。298．15K下测定的表3不同浓度GlyBF在水中的摩尔溶解焓KC1在水中的摩尔溶解热实验数据(物质的量比为1：1110)见表1，平均值为Q一(17482±85)J／mol，与文献值Q一(17536-_4-9)J

6、／tool进行比较，平均值的相对偏差绝对值小于o．5，仪器符合实验要求。之后用标定后的恒温溶解热测定系统分别测定298．15K下不同质量的甘氨酸氟硼酸盐、丙氨酸氟硼酸盐在100g水溶剂中的摩尔溶解焓。表129815K下KCI在水中的摩尔溶解热利用Pitzer方程。，可知标准摩尔溶解焓△H与上述实验获得的摩尔溶解焓△H之间的关系为：Y一[△H一(AH／1．2)ln(1+1．2J)]／(2RT。)(1)Y一△H／(2RT)一I2一。。[1一(1+2结果与讨论2)exp(一2J／)]／(2J)(2)其中：为离子强度；b为质量摩尔浓度；A为2．1氨基酸氟硼酸离子液体在水中的摩尔溶焓的Debye

7、—HtJckel参数；0M(∞X，为与体系解焓内部离子问相互作用有关的参数。根据式(1)在298．15K恒温条件下测得的各合成氨可由实验数据获得函数y的数值，见表2及表基酸氟硼酸离子液体在水中终态为不同浓度的3。y随浓度b的变化情况见图1。再根据式摩尔溶解焓分别见表2及表3。(2)，利用Origin软件进行y对b的多元拟合，表2不同浓度AlaBF在水中的摩尔溶解焓从而获得标准摩尔溶解焓及Pitzer参数的数值，结果见表4，其中R为拟合相关系数。