六烷基胍盐离子液体及制备方法技术

本发明专利技术属于六烷基胍盐离子液体及制备方法。采用１，３－二甲基－２－咪唑啉酮和四烷基脲为原料，在三氯氧膦、草酰氯、硫光气、光气或二氯亚砜的作用下成威尔斯曼盐中间体，这个中间体再和碳原子数小于１０的脂肪族胺反应得到五烷基胍，五烷基胍在溴、碘代烃以及一些甲基或乙基酯反应后成一个六烷基胍盐离子液体，其中溴和碘盐也可以继续与各种无机盐发生负离子交换反应后成含有各种负离子的六烷基胍盐离子液体，本发明专利技术首次将六烷基胍开发为离子液体，为研究与开发离子液体新的性质提供了基础，且原料便宜、操作简单、收率高，为六烷基胍盐离子液体的工业化生产提供了一套完整的技术。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于开发了一种基于开环和闭环六烷基胍盐的离子液体及其制备方法。
技术介绍
离子液体是由一个大的阳离子和阴离子组成的在室温或接近室温时处于液态的熔盐体系。离子液体具有很多物理与化学上的独特性质，如处于液态范围广、没有蒸汽压、无味、无毒、不燃烧、可循环使用等，因此它被认为是一种潜在的绿色溶剂而引起了学术界与企业界的高度重视，现在大量应用于电池电解质、合成与催化的溶剂、萃取剂等，因此有取代传统工业合成中挥发性有机溶剂(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)的趋势。典型的阳离子的化学表达式如下 R代表脂肪族烷基链不同的阳离子和阴离子组成的离子液体具有不同的溶解、催化、电化学窗口等性质。所以离子液体被认为是一种可以调节其阴阳离子来调节其各方面性质的绿色溶剂。而开环和闭环六烷基胍盐离子液体及其合成目前还未见专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种六烷基胍盐离子液体；本专利技术的另一目的是提供一种六烷基胍盐离子液体的制备方法。胍盐是一种重要的化合物，由于其特殊的结构使正电荷分散在三个氮原子和中心的碳上，因此有较高的热力学稳定性，而且，可以很容易的调节2-氮原子上烷基链的长短来调节胍的对称性，从而降低胍盐的熔点使之达到室温或接近室温。本专利技术采用1，3-二甲基-2-咪唑啉酮和四烷基脲为原料，在1～1.3倍的三氯氧膦、草酰氯、硫光气、光气或二氯亚砜的作用下成威尔斯曼盐中间体，这个中间体再和碳原子数小于10的脂肪族胺反应得到五烷基胍，五烷基胍在溴、碘代烃的作用下成一个六烷基胍的溴或碘盐离子液体；这种溴和碘盐也可以继续在水溶液或有机溶剂中和各种无机盐发生负离子交换反应后，生成含有各种负离子的六烷基胍盐离子液体，五烷基胍也可以通过一些甲基或乙基酯发生烷基化反应后直接成六烷基胍盐离子液体。本专利技术离子液体的合成过程化学表达式如下 C代表三氟甲磺酸甲酯 三氟甲磺酸乙酯 苯磺酸甲酯 苯磺酸乙酯 对甲基苯磺酸甲酯对甲基苯磺酸乙酯 三氟乙酸乙酯 三氟乙酸甲酯 硫酸二甲酯或硫酸二乙酯X代表I Br； B代表PF6BF4(CF3SO2)NCF3SO3CH3CO2CF3CO2N(CN)2IBrHF2H2F3CH3OSO3C2H5OSO3 R1R2代表碳原子数从1 4的脂肪族烷基R1-CH3-C2H5-C4H9；R2-CH3-C2H5-C4H9；R3R4代表碳原子数从1 10的脂肪族烷基R3-CH3-C4H9-C10H21；R4-CH3-C2H5-C10H21. 合成步骤如下(1)五烷基胍的合成a将0.3mol的1，3-二甲基-2-咪唑啉酮或四烷基脲溶于30～150ml的甲苯或四氯化碳中，再加入0.3～0.4mol的三氯氧磷反应12小时以上，加入50～250ml的二氯甲烷、三氯甲烷或乙氰稀释，缓慢滴入0.6～1.2倍的碳原子数小余10的脂肪族胺，回流12～24小时，加入35％NaOH，使体系成碱性，以二氯甲烷、三氯甲烷或乙氰萃取，合并有机相，用无水Na2SO4或MgSO4干燥后，去掉溶剂，减压蒸馏得到五烷基胍；或b将0.3mol的1，3-二甲基-2-咪唑啉酮或四烷基脲溶于40～150ml四氯化碳或甲苯中再加入0.3～0.36mol的草酰氯、硫光气、二氯亚砜或光气反应4～24小时，蒸发掉溶剂得到维尔斯曼盐，取维尔斯曼盐0.3mol溶于50～200ml二氯甲烷、三氯甲烷或乙氰中，滴加入0.3～0.36mol的碳原子数小余10的脂肪族胺和0.6mol的三乙胺，反应0.5～5小时，加入35％NaOH，使体系成碱性，以二氯甲烷、三氯甲烷或乙氰萃取，合并有机相，用无水Na2SO4或MgSO4干燥后，去掉溶剂，减压蒸馏得到五烷基胍；(2)六烷基胍盐离子液体的合成a取0.3mol的五烷基胍溶于50～250ml乙氰、二氯甲烷、三氯甲烷，加入0.3～0.33mol的碳原子数小于10的单溴或碘代烷烃，回流12～72小时以上，减压蒸掉溶剂得到卤盐离子液体；或b取0.3mol的卤盐离子液体溶于50～400ml水中，再加入溶有0.3～0.35mol的NaBF4、NH4BF4、KBF4、NaPF6、KPF6、KHF2、NaHF2、Li(N(CN)2)、LiN(CF3SO2)2盐的水溶液，反应1～10小时进行负离子交换反应得到离子液体，去水，加入50～200ml二氯甲烷、三氯甲烷或乙氰萃取，干燥有机相，减压去掉溶剂得到离子液体；或c取0.3mol的五烷基胍，在冰浴下滴加0.3～0.33摩尔的三氟甲磺酸甲酯、三氟甲磺酸乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、苯甲磺酸甲酯、苯甲磺酸乙酯、对甲苯磺酸甲酯或对甲苯磺酸乙酯，反应1～5小时，减压去掉低沸点物得到离子液体。具体实施例方式实施例11，3-二甲基-2-丁基-2-甲基-1，3-乙基环状胍碘盐离子液体的合成(+I-)取1，3-二甲基-2-咪唑啉酮0.3mol溶于30ml精制的甲苯中，缓慢滴加0.30mol的三氯氧磷，65摄氏度反应12小时，加入50ml的二氯甲烷，缓慢滴加0.60mol的正丁胺，回流12小时，滴入35％NaOH水溶液使体系成碱性，反应混合物用二氯甲烷萃取，合并有机相，以无水Na2SO4干燥后，去掉溶剂，减压蒸馏得到五烷基胍，取五烷基胍0.3mol溶于50ml精制的乙氰中，氮气保护下加入0.3mol的碘甲烷，反应12小时减压去掉溶剂得到目标产物。实施例2+PF6-离子液体的合成取+I-0.3mol溶于50ml蒸馏水中，滴加溶有0.3mol KPF6的水溶液，反应1小时，分出油层，将油层溶于50ml二氯甲烷，水洗，干燥，减压去掉溶剂得到目标产物。实施例3+BF4-离子液体的合成取+I-0.3mol溶于200ml蒸馏水中，滴加溶有0.32mol NaBF4水溶液，反应5小时，减压去水再加入100ml三氯甲烷，过滤。干燥有机相。减压去掉溶剂得到目标产物。实施例41，3-二甲基-2-丁基-2-乙基-1，3-乙基环状胍溴盐离子液体的合成(+Br-)取1，3-二甲基-2-咪唑啉酮0.3mol溶于100ml精制的四氯化碳中，缓慢滴加0.35mol的三氯氧磷，65摄氏度反应48小时，加入150ml的三氯甲烷，缓慢滴加1mol的正丁胺，回流24小时，滴入35％NaOH水溶液使体系成碱性，反应混合物用三氯甲烷萃取，合并有机相，以无水Na2SO4干燥后，去掉溶剂，减压蒸馏得到五烷基胍。取五烷基胍0.3mol溶于150ml精制的二氯甲烷中，氮气保护下加入0.32mol的溴乙烷，反应24小时减压去掉溶剂得到目标产物。实施例51，3-二甲基-2-己基-2-甲基-1，3-乙基环状胍碘盐离子液体的合成(+I-)取1，3-二甲基-2-咪唑啉酮0.3mol溶于150ml精制的四氯化碳中，缓慢滴加0.4mol的三氯氧磷，65摄氏度反应72小时，加入250ml的乙氰，缓慢滴加1.2mol的正丁胺，回流48小时，滴入35％NaOH水溶液使体系成碱性，反应混合物用乙氰萃取，合并有机相，以无水Na2SO4干燥后，去掉溶剂，减压蒸馏得到五烷基胍，取五烷基胍0.3mol溶于150ml精制的三氯甲烷中，氮气保护下加入0.3mol的碘甲烷，反应24小时减压去掉溶剂得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六烷基胍盐离子液体，化学表达式如下：＊＊＊↑［＊］［Ｂ］代表ＰＦ↓［６］↑［＊］ＢＦ↓［４］↑［＊］（ＣＦ↓［３］ＳＯ↓［２］）Ｎ↑［＊］ＣＦ↓［３］ＳＯ↓［３］↑［＊］ＣＨ↓［３］ＣＯ↓［２］↑［＊ ］ＣＦ↓［３］ＣＯ↓［２］↑［＊］Ｎ（ＣＮ）↓［２］↑［＊］Ｉ↑［＊］Ｂｒ↑［＊］ＨＦ↓［２］↑［＊］　Ｈ↓［２］Ｆ↓［３］↑［＊］ＣＨ↓［３］ＯＳＯ↓［３］↑［＊］Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］ＯＳＯ↓［３］↑［ ＊］＊＊＊Ｒ↓［１］Ｒ↓［２］代表碳原子数从１４的脂肪族烷基Ｒ↓［１］：－ＣＨ↓［３］－Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］－Ｃ↓［４］Ｈ↓［９］；Ｒ↓［２］：－ＣＨ↓［３］－Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］－Ｃ ↓［４］Ｈ↓［９］；Ｒ↓［３］Ｒ↓［４］代表碳原子数从１１０的脂肪族烷基：Ｒ↓［３］：－ＣＨ↓［３］－Ｃ↓［４］Ｈ↓［９］－Ｃ↓［１０］Ｈ↓［２１］；Ｒ↓［４］：－ＣＨ↓［３］－Ｃ↓［２］Ｈ↓［５ ］－Ｃ↓［１０］Ｈ↓［２１］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海波，张所波，段海峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]