一种带有氨基酸的离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种带有氨基酸的离子液体及其制备方法和应用。所述的带有氨基酸的离子液体中，阴离子为氨基酸，阳离子为不带氨基或带有氨基的阳离子。本发明专利技术提供的含有氨基酸的功能化离子液体，该离子液体在催化二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯中，具有产量高，活性强，无需助催化剂和其他溶剂，反应条件温和，稳定性高且对环境无污染、绿色环保等优点。

Ionic liquid with amino acid, preparation method and application thereof

The invention relates to an ionic liquid with amino acid and a preparation method and application thereof. In the ionic liquid with amino acid, the anion is an amino acid, and the cation is a cation without amino or amino group. The present invention provides amino acid containing functional ionic liquid, the ionic liquid in carbon dioxide and Epoxides Catalyzed by the synthesis of cyclic carbonates, with high yield, high activity, without catalyst and other solvents, mild reaction conditions, high stability and no pollution to environment, green environmental protection etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子液体和化工催化领域，尤其涉及一种带有氨基酸的离子液体及其在催化CO2和环氧化合物制备重要化工品碳酸酯中的应用。
技术介绍
随着现代工业的快速发展，许多领域大量消耗煤、石油和天然气等化石燃料，但这些化石燃料经燃烧所排放的污染物和CO2同时也对社会带来严重的影响。另一方面，CO2是地球上无毒、廉价和储量丰富的碳资源。以CO2为原料可催化转化为多种化学品，而CO2与环氧化物环加成合成环状碳酸酯的过程，由于原料价格低廉、100％原子利用率，符合“绿色化学”和“原子经济”的发展而成为最有前景和少数可工业化利用CO2的途径之一。目前工业上大多采用季铵盐作为催化剂应用于环加成合成环状碳酸酯，虽然该工艺较成熟，但过程中需高温和高压等苛刻条件，且反应产物和催化剂需通过一系列复杂的工艺才能达到分离。离子液体(ILs)和有机金属配合物的催化活性较高，但有机金属配合物催化剂的制备成本高且大多需要添加助催化剂才能显示较高的催化活性，因此在很大程度上限制了其在环加成合成环状碳酸酯过程中的应用。而离子液体催化剂因其制备简单、结构可设计、蒸汽压低、毒性小、稳定性高、溶解性能独特、易分离、不易燃易爆等优点而受到人们的广泛关注。随着离子液体研究应用的不断深入，常规离子液体已经无法满足需求。因而需要不断开发出大量在常规离子液体阴阳离子上带有特殊功能的官能团，可满足某种性能或应用设计的功能化离子液体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含有氨基酸的功能化离子液体，该离子液体在催化二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯中，具有产量高，活性强，无需助催化剂和其他溶剂，反应条件温和，稳定性高且对环境无污染、绿色环保等优点。本专利技术采用的技术方案是：一种带有氨基酸的离子液体，所述的带有氨基酸的离子液体由阴离子和阳离子构成；所述的阴离子为：其中，R＝CH2COOH，或(CH2)2COOH；所述的阳离子为带氨基或不带氨基的阳离子；所述的不带氨基的阳离子为：所述的带氨基的阳离子为：其中，R’＝CH3，或C4H9。一种带有氨基酸的离子液体的制备方法，阳离子不带氨基的氨基酸离子液体的制备方法如下：将咪唑、吗啉或异喹啉与溴代烷烃混合在有机溶剂中，60-120℃回流反应8-48h，反应结束后，进行重结晶，减压抽滤，真空干燥，得到离子液体后，过717型阴离子交换树脂，将交换后的离子液体与氨基酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，干燥，得到阳离子不带氨基的氨基酸离子液体。上述的制备方法，按摩尔比，咪唑、吗啉或异喹啉:溴代烷烃＝1:1.1-1.2；所述的溴代烷烃是溴代正丁烷、溴代正辛烷或溴代正己烷。一种带有氨基酸的离子液体的制备方法，阳离子带氨基的氨基酸离子液体的制备方法如下：在氮气保护下，将3-溴丙胺氢溴酸盐与咪唑混合后，溶于无水乙醇中，85-95℃回流反应20-25h，减压蒸馏除去乙醇，加入有机溶剂，搅拌，过滤，将滤液减压蒸馏除去有机溶剂，真空干燥；得到离子液体后，过717型阴离子交换树脂，将交换后的离子液体与氨基酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，干燥，得到阳离子带氨基的氨基酸离子液体。上述的制备方法，按摩尔比，3-溴丙胺氢溴酸盐:咪唑＝1:1.1。上述的制备方法，所述的咪唑是N-甲基咪唑或正丁基咪唑；所述的有机溶剂是甲苯、乙腈、乙酸乙酯、丙酮或二氯甲烷。上述的带有氨基酸的离子液体在催化环氧化合物合成环状碳酸酯中的应用。方法如下：将催化剂、二氧化碳和环氧化合物混合，于压力0.5-3MP，100～150℃下，反应10-15小时；所述的催化剂是上述的带有氨基酸的离子液体。优选的，催化剂的加入量为环氧化合物摩尔数的0.1-0.3％。优选的，所述的环氧化合物是环氧氯丙烷、环氧丙烷、1,2-环氧乙基苯，1,2-环氧己烷或1,2-环氧辛烷。本专利技术的有益效果是：将带有氨基酸的离子液体作为催化剂应用于环氧化合物与二氧化碳环加成反应合成环状碳酸酯，与传统的催化剂相比，本专利技术的催化过程工艺简单，反应体系无需溶剂和助催化剂，反应条件温和，在保证催化效果的同时，极大地降低了催化剂的成本，环状碳酸酯的产率很高。附图说明图1是实施例7获得的碳酸丙烯酯的质谱图。图2是实施例7获得的碳酸苯乙烯酯的质谱图。图3是实施例7获得的碳酸己烯酯的质谱图。图4是实施例7获得的碳酸辛烯酯的质谱图。具体实施方式实施例1 阳离子不带氨基的氨基酸离子液体的制备(一)1-丁基-3-甲基咪唑天冬氨酸离子液体([bmim][ASP])的制备将摩尔比为1:1.2的N-甲基咪唑和溴代正丁烷混合溶于100mL甲苯溶液中，在70℃油浴中回流反应8h。反应结束后，先放入冰箱中冷冻，结晶24h。减压抽滤，在80℃下真空干燥24h；得到1-丁基-3-甲基咪唑溴离子液体后，通过717型阴离子交换树脂，将溴在树脂上交换为-OH，然后将交换后的离子液体与天冬氨酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌24h，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，在60℃条件下真空干燥24h，得到纯净的1-丁基-3-甲基咪唑天冬氨酸离子液体，结构式如下。R＝CH2COOH(二)1-丁基-3-甲基咪唑谷氨酸离子液体([bmim][Glu])的制备方法同(一)只是将天冬氨酸替换为谷氨酸，得到纯净的1-丁基-3-甲基咪唑谷氨酸离子液体，结构式如下。R＝(CH2)2COOH(三)N-甲基-N-辛基吗啉谷氨酸离子液体([C8mor][Glu])的制备将摩尔比为1:1的N-甲基吗啉和溴代正辛烷依次溶于100mL乙腈中，在70℃油浴中回流反应8h，反应液由澄清逐渐变为金黄色。反应结束后，将反应液倒入一个干净的500mL烧杯中，放入冰箱中冷冻，进行重结晶。得到的固体放入干净的烧杯中，在50℃下进行真空抽滤48h；得到N-甲基-N-辛基吗啉溴离子液体后，通过717型阴离子交换树脂，将溴在树脂上交换为-OH，然后将交换后的离子液体与谷氨酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌24h，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，在60℃条件下真空干燥24h，得到纯净的N-甲基-N-辛基吗啉谷氨酸离子液体。结构式如下：R＝(CH2)2COOH(四)N-己基异喹啉天冬氨酸离子液体([C6isoq][ASP])的制备将摩尔比为1:1.2的异喹啉和溴代正己烷依次溶于200mL丙酮中，在60℃油浴中回流反应18h，随着反应的进行，颜色逐渐加深至深红色，反应结束后，将溶液倒出，放入冰箱中结晶12h，得到淡粉色固体，真空抽滤，在50℃下进行真空干燥48h；得到N-己基异喹啉溴离子液体后，通过717型阴离子交换树脂，将溴在树脂上交换为-OH，然后将交换后的离子液体与天冬氨酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌24h，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，在60℃条件下真空干燥24h，得到纯净的N-己基异喹啉天冬氨酸离子液体。结构式如下：R＝CH2COOH实施例2 阳离子带氨基的氨基酸离子液体的制备(一)1-氨基丙基-3-丁基咪唑天冬氨酸离子液体([NH2pbim][ASP])本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有氨基酸的离子液体，其特征在于：所述的带有氨基酸的离子液体由阴离子和阳离子构成；所述的阴离子为：其中，R＝CH2COOH，或(CH2)2COOH；所述的阳离子为带氨基或不带氨基的阳离子；所述的不带氨基的阳离子为：所述的带氨基的阳离子为：其中，R’＝CH3，或C4H9。

【技术特征摘要】
1.一种带有氨基酸的离子液体，其特征在于：所述的带有氨基酸的离子液体由阴离子和阳离子构成；所述的阴离子为：其中，R＝CH2COOH，或(CH2)2COOH；所述的阳离子为带氨基或不带氨基的阳离子；所述的不带氨基的阳离子为：所述的带氨基的阳离子为：其中，R’＝CH3，或C4H9。2.一种带有氨基酸的离子液体的制备方法，其特征在于：阳离子不带氨基的氨基酸离子液体的制备方法如下：将咪唑、吗啉或异喹啉与溴代烷烃混合在有机溶剂中，60-120℃回流反应8-48h，反应结束后，进行重结晶，减压抽滤，真空干燥，得到离子液体后，过717型阴离子交换树脂，将交换后的离子液体与氨基酸以1:1.1的摩尔比在去离子水中反应，搅拌，过滤除去过量的氨基酸，滤液经旋转蒸发仪减压蒸馏浓缩，抽滤，干燥，得到阳离子不带氨基的氨基酸离子液体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：按摩尔比，咪唑、吗啉或异喹啉:溴代烷烃＝1:1.1-1.2；所述的溴代烷烃是溴代正丁烷、溴代正辛烷或溴代正己烷。4.一种带有氨基酸的离子液体的制备方法，其特征在于：阳离子带氨基的氨基酸离子液体的制备方法如下：在氮气保护下，将3-溴丙胺氢溴酸盐与咪唑混合后，溶于无水乙醇中，85-9...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳爽，郝秀佳，宋骞，李俊，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21