一类生物相容离子液体及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一类生物相容离子液体及其制备方法和用途。该类生物相容离子液体为具有如下通式的化合物。本发明专利技术还保护了该化合物的制备方法。该化合物可以用作生物催化反应的介质。该化合物用作生物相容离子液体的用途。脂肪酶溶于本发明专利技术生物离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]后表现出相当高的催化活性，说明本发明专利技术的离子液体具有较好的生物相容性，可应用于生物化工领域和西药制备技术领域。同时本发明专利技术的方法工艺简便，原料价廉易得，对生产设备及环境条件要求不高，且纯度高，产量大，非常适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一类生物相容离子液体及其制备方法和用途
本专利技术涉及化学领域，尤其涉及一类生物相容离子液体及其制备方法和用途。
技术介绍
生物催化剂在缓冲水溶液中表现出高活性和立体选择性。但是，大多数具有商业价值的有机化合物都是水不溶性的，有的在水溶液中还不稳定，会导致水解、消旋化和分解等副反应的发生。非水相生物催化就成为绿色制造新化合物的一个很好选择。离子液体(IL)被誉为绿色溶剂，由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，在室温或室温附近温度下呈液态，蒸汽压低，挥发性极小。但是，酶在大多数离子液体中的溶解度都很低，酶以悬浮颗粒形式存在，反应中酶粉易聚集成不溶性大颗粒，结果只有暴露于颗粒表层的酶分子发挥催化作用，从而降低了酶的催化效率。常见的离子液体，若能溶解酶，则会导致酶失活，因此，都不具有生物相容性。迄今，生物相容离子液体尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类新的化合物及合成路线短、合成工艺简单、原料成本低、环境污染小、易实现规模化生产的具有现实意义的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供一类化合物，其具有以下通式，其中，m=2-4，n=1-3。本专利技术还保护所述化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.[CmOHMIM]X的合成N-甲基咪唑和卤代醇以1:1.1-1.5的物质的量之比在密封条件下反应后加入0.5-1.0倍卤代醇体积的乙酸乙酯，搅拌3-5min，静置20-30min后晶体析出完全，分出液体，晶体经相同体积的乙酸乙酯洗涤2-3次，50-80℃真空干燥得[CmOHMIM]X纯品；B.[CmOHMIM][CnOHSO3]的合成用A步骤所得的[CmOHMIM]X配制浓度为1-2molL-1水溶液，过氢型阳离子交换柱，所述柱的柱高700-1000mm，控制流速为5-40BVh-1，所述1BV=1立方米溶液每立方米树脂，至流出液为中性，然后水洗至流出液不含卤离子，再过1-2molL-1羟烷基磺酸盐（CnOHSO3Y）水溶液，控制流速为5-40BVh-1，流出液蒸去水分，得到羟烷基磺酸基离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]。所述步骤A中，卤代醇中的卤为氯，溴，碘。所述步骤A中，所述N-甲基咪唑和卤代醇要经过脱水、脱色处理。所述步骤A中，反应条件为60-80℃，100-300rpm下搅拌6-20h。所述步骤A中，所述纯化为加入0.5-1.0倍卤代醇体积的乙酸乙酯，搅拌3-5min。所述步骤A中，所述洗涤为经乙酸乙酯洗涤2-3次。所述步骤B中，羟烷基磺酸盐（CnOHSO3Y）中的Y为H+，Na+，K+，NH4+。所述化合物用作生物相容离子液体的用途。所述用途是指在生物催化反应中的用途。[CmOHMIM][CnOHSO3]的合成路线如下：本专利技术所述的羟烷基磺酸基离子液体的合成方法包括以下步骤：A.[CmOHMIM]X的合成N-甲基咪唑和卤代醇以约1:1.1-1.5的物质的量之比在密封条件下加热搅拌反应。反应温度与反应时间视所用原料品种不同而有所变化，反应温度控制在60-80℃，反应时间在6-20h。反应后加入0.5-1.0倍卤代醇体积的乙酸乙酯，搅拌3-5min，静置20-30min后晶体析出完全，分出液体，晶体经相同体积的乙酸乙酯洗涤2-3次，50-80℃真空干燥得[CmOHMIM]X纯品。B.[CmOHMIM][CnOHSO3]的合成配制1-2molL-1[CmOHMIM]X水溶液，过氢型阳离子交换柱（柱高700-1000mm），控制流速为5-40BVh-1，至流出液中性为止，水洗至流出液不含卤离子，再过1-2molL-1羟烷基磺酸盐（CnOHSO3Y）水溶液，控制流速为5-40BVh-1，流出液蒸去水分，得到羟烷基磺酸基离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]。在步骤A中，工业品N-甲基咪唑和卤代醇要经过脱水、脱色处理。[CmOHMIM]X有很强的吸湿性，在纯化过程中要用无水乙酸乙酯，用过的乙酸乙酯适当处理后可以循环使用。在步骤B中，[CmOHMIM]X水溶液处理过的氢型阳离子交换柱需经水洗，至流出液经AgNO3检验须不含卤离子。本专利技术生物溶剂设计原则是：1.生物溶剂母体结构应具有强解离能力，即有高介电常数，以保证电解质电离后能形成自由离子，而不产生离子对。2.电解质的电离决定于溶剂的电离能力，要求溶剂既有较大的AN值（Lewis酸），又有较大的DN值（Lewis碱），即为两性溶剂。依据此生物溶剂设计原则，生物相容离子液体的阴、阳离子部分均应含有羟基且其母体结构应具有高介电常数。由此设计出本专利技术所示的羟烷基磺酸基离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]。鉴于羟烷基磺酸基离子液体有着良好的应用前景，采用合成路线短、合成工艺简单、原料成本低、环境污染小的制备方法，易实现规模化生产，具有现实意义。经实验检测，脂肪酶Candidaantarcticalipase(CAL)和Pseudomonascepacialipase(PCL)溶于羟烷基磺酸基离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]后表现出相当高的催化活性，说明离子液体[CmOHMIM][CnOHSO3]具有生物相容性，因此可将它们应用于生物化工领域和西药制备
本专利技术的方法工艺简便，原料价廉易得，对生产设备及环境条件要求不高，且纯度高，产量大，非常适合大规模工业化生产，扩大了离子液体生产行业的发展需求。鉴于生物相容离子液体具有诸多的优秀品质，便于开发更多新产品，并应用到其它领域中，使其得到充分的利用，对增加生物化工和西药制备行业的生产能力，提高生物化工和西药制备行业的竞争力具有重要意义。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1：离子液体[C2OHMIM][C1OHSO3]的合成A.咪唑季铵[C2OHMIM]Cl的合成取经过脱水、脱色处理后的N-甲基咪唑50.0mL和氯乙醇64.0mL依次加入250mL单口烧瓶中，反应体系在密封条件下80℃加热搅拌反应。反应20h后加入50mL乙酸乙酯，搅拌5min，静置30min后晶体析出完全，分出液体，晶体经相同体积的乙酸乙酯洗涤3次，60℃真空干燥得[C2OHMIM]Cl纯品。B.[C2OHMIM][C1OHSO3]的合成配制200.0mL1.0molL-1[C2OHMIM]Cl水溶液，过氢型AmberliteIR120阳离子交换柱（柱高700mm），控制流速为5BVh-1，至流出液中性为止，水洗至流出液不含氯离子，再过50.0mL1.0molL-1羟甲基磺酸钠水溶液，控制流速为5BVh-1，流出液蒸去水分，得到羟甲基磺酸基离子液体[C2OHMIM][C1OHSO3]。产物的核磁共振谱于室温录谱，1H-NMR化学位移以三甲基硅烷（TMS）为内标。核磁共振表征结果如下：1HNMR(400MHz,D2O):3.895(s,3H),3.909(t,J=5.042Hz,2H),4.308(t,J=4.687,5.061Hz,2H),4.342(s,2H),7.453(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类化合物，其具有以下通式，其中，m=2‑4，n=1‑3。

【技术特征摘要】
1.一类化合物，其具有以下通式，其中，m＝2-4，n＝1-3。2.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.[CmOHMIM]X的合成N-甲基咪唑和卤代醇以1:1.1-1.5的物质的量之比在密封条件下反应后，加入0.5-1.0倍卤代醇体积的乙酸乙酯，搅拌3-5min，静置20-30min后晶体析出完全，分出液体，晶体经相同体积的乙酸乙酯洗涤2-3次，50-80℃真空干燥得[CmOHMIM]X纯品；所述X代表卤代醇中的卤元素；B.[CmOHMIM][CnOHSO3]的合成用A步骤所得的[CmOHMIM]X配制浓度为1-2molL-1水溶液，过氢型阳离子交换柱，所述柱的柱高700-1000mm，控制流速为5-40BVh-1，所述1BV＝1立方米溶液每立方米树脂，至流出液为中性，然后水洗至流出液不含卤离子，再过1-2molL-1羟烷基磺酸盐(CnOHSO3Y)水溶液，控制流速为5-40BVh-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧光南，何碧烟，皮特·哈林，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：福建;35