离子液体萃取有机酸、碱规律研究

摘要

本文系统研究了羟基、苄基、醚基和二烷基功能化离子液体对有机酸、碱的萃取分离性能和萃取驱动力，主要研究内容及结果如下： (1) 合成一系列羟基、苄基和二烷基功能化离子液体，探究水相pH值、无机盐、相体积比以及离子液体结构对抗氧化剂——没食子酸、香草酸和丁香酸萃取效率的影响。研究结果表明：离子液体的萃取能力与离子液体的化学结构以及三种酸的疏水性有关。阴离子为ClO4?的离子液体，羟基的引入显著提高了其对没食子酸的萃取能力，其对香草酸和丁香酸的萃取能力不变，对于香草酸和丁香酸的萃取过程还应考虑到疏水作用。π–π堆积作用对三种酸萃取效率的影响可以忽略不计。热力学分析表明，萃取过程中，氢键作用是三种酸由水相转移到离子液体相主要的驱动力。三种酸的反萃取以及离子液体的循环利用可以通过调控水溶液的pH值实现。ClO4?基离子液体具有从水溶液中萃取三种酸潜在的应用价值。 (2) 合成一系列羟基、苄基和二烷基功能化离子液体，并且探究了它们对水溶液中芥子酸、阿魏酸、咖啡酸和4-香豆酸的萃取能力。研究结果表明：pH值、无机盐、相体积比以及离子液体结构影响四种羟基肉桂酸的萃取效率。具有较强氢键作用的CF3SO3?基离子液体对羟基肉桂酸具有较好的萃取能力，综合分析离子液体的阴、阳离子结构，[C4C11OHim]CF3SO3具有最强的氢键作用，其对羟基肉桂酸具有最好的萃取能力。热力学分析表明，氢键作用是该萃取过程中主要的驱动力。另外，在解释离子液体的萃取行为时，疏水作用和空间位阻效应也起着重要的作用。 (3) 主要研究了一系列二烷基功能化离子液体萃取有机碱——奎宁和芦竹碱的行为，探究水相pH值、相体积比、有机碱浓度和离子液体结构对萃取效率的影响，研究结果表明：离子液体对生物碱的萃取能力主要依靠其阴离子的疏水作用和氢键作用，与阳离子烷基碳链的增长没有明确的关系。CF3SO3?基离子液体非常稳定不容易水解，并且对奎宁和芦竹碱具有较好的萃取能力。热力学分析表明，奎宁和芦竹碱的萃取过程为熵驱动。 (4) 合成一系列醚基和二烷基功能化离子液体，探究水相pH值、相体积比、有机碱浓度以及离子液体结构对大麦芽碱萃取效率的影响。研究结果表明：醚基功能化离子液体对大麦芽碱的萃取能力高于二烷基离子液体。萃取过程的驱动力包含氢键作用、疏水作用和空间位阻效应。大麦芽碱的萃取效率与水相pH值密切相关，大麦芽碱的回收和离子液体的循环利用可以通过调控水相pH值得到实现。

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