胆碱类离子液体以其低毒、可生物降解和良好的生物相容性而著称，被誉为“绿色”离子液体。其合成核心思路是：以胆碱（([CH₃]₃NCH₂CH₂OH)+ OH⁻）为阳离子前体，通过与不同的酸或盐进行反应，置换掉氢氧根（OH⁻），引入目标阴离子（X⁻），从而形成目标离子液体（([CH₃]₃NCH₂CH₂OH)+ X⁻）。
以下是几种主流的合成方法，从实验室常用到工业应用：
方法一：一步中和法（最直接、最常用）
这是合成胆碱类离子液体最简单、原子经济性最高的方法。
原理：利用胆碱（通常为胆碱水溶液）与等摩尔的布朗斯特酸（HX）发生酸碱中和反应，直接生成目标离子液体和水。
步骤：
1. 在冰浴冷却和搅拌条件下，将计算好摩尔量的酸（HX）缓慢滴加到胆碱水溶液（通常为45-50%的水溶液）中。注意：此反应放热，对于挥发性酸（如乙酸），需缓慢滴加以防止酸挥发和喷溅。 2. 滴加完毕后，撤去冰浴，在室温或稍加热（如40-60°C）下继续搅拌反应数小时，确保反应完全。
3. 通过旋转蒸发仪在减压条件下除去反应生成的水和可能过量的酸，得到粗产品。
4. 为进一步提纯，可将粗产品溶于少量乙腈、乙醇等有机溶剂中，加入活性炭搅拌脱色，过滤。
5. 再次旋蒸除去溶剂，最后将产物置于真空干燥箱中，在50-70°C下持续干燥24-48小时，以彻底去除微量水和溶剂。
优点：操作简单，反应条件温和，无副产物，原子利用率100%。
缺点：仅适用于由酸（HX）直接制备。最终产物中微量水的去除是关键和难点。
方法二：阴离子交换法（复分解反应）
当目标离子液体的阴离子所对应的酸不稳定、不易得或价格昂贵时，可采用此方法。
原理：使胆碱的卤化物（如胆碱氯化物，[Ch]Cl）与含有目标阴离子的银盐（AgX）或铵盐（如NaX, KX）发生复分解反应，生成目标离子液体和卤化银沉淀（或卤盐）。
步骤：
1. 将胆碱氯化物（[Ch]Cl）溶于水或甲醇等溶剂中。
2. 加入等摩尔量的AgX（或过量一点的NaX/KX）。
3. 室温下搅拌反应数小时。
4. 过滤，除去生成的AgCl沉淀（如果用的是NaX/KX，则需要通过旋蒸加水反复洗涤多次以除去生成的NaCl/KCl）。
5. 滤液经旋蒸除去溶剂，得到粗产品，再经真空干燥得到纯品。
优点：适用范围广，可以合成阴离子对应酸不稳定（如某些硼烷类）的离子液体。
缺点：成本高（若使用Ag盐），且会产生化学计量的无机盐副产物，后处理繁琐，不够绿色。
方法三：离子交换树脂法（适用于大规模纯化或合成）
这是一种非常高效且无无机盐残留的纯化和合成方法。
原理：让胆碱的卤化物（如[Ch]Cl）溶液通过装有特定阴离子交换树脂（ loaded with X⁻）的柱子。树脂上的X⁻与溶液中的Cl⁻进行交换，流出液即为目标离子液体的溶液。
步骤：
1. 预处理离子交换树脂，使其负载上所需的目标阴离子（X⁻）。
2. 将[Ch]Cl水溶液以一定流速通过离子交换柱。
3. 收集流出液，并用硝酸银（AgNO₃）溶液检测直至无Cl⁻析出（不产生AgCl沉淀）。
4. 将收集到的流出液进行旋蒸和真空干燥，得到高纯度的目标胆碱离子液体。
优点：产品纯度极高，无任何无机盐污染，适合对纯度要求高的应用（如电化学、生物领域）。
缺点：前期树脂处理较麻烦，树脂有使用寿命和再生问题。
对于绝大多数情况，从胆碱水溶液和相应的酸开始，通过一步中和法进行合成是最佳选择。只需牢记 “缓慢滴加、控制温度、彻底除水”这几个关键点，就能成功合成出所需的胆碱离子液体。
