包含含氮阳离子的离子液体制造技术

本发明专利技术涉及包含阴离子和阳离子的离子液体，其中所述阳离子为包含质子化的氮原子的伯、仲或叔铵离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子液体及其用途。本专利技术还提供了制备离子液体的方法。
技术介绍
离子液体为由离子组成的化合物，但其熔点低于室温。可通过电荷离域、非对称 (desymmetrised)的离子适当地组合形成离子液体。可降低所得到的盐的有序度并且可将熔点降至所得到的盐在室温下为液体。在确定所得到的盐的熔点方面，离子上电荷的离域作用也是一个重要的因素。离子液体具有许多引人注目的性能，包括蒸汽压小且溶剂化能力强，使得离子液体为多种应用中常规溶剂感兴趣的选择对象。离子液体可由阴离子和阳离子组成，或者由在同一分子上同时带有正电荷和负电荷的两性离子组成。最常见的离子液体包含阴离子和阳离子。现有技术包括由季氮-或磷-基阳离子组成的液体，例如基于选自以下的核季铵阳离子、吡咯烷锅t阳离子、咪唑烷输阳离子、三唑锊〗阳离子、吡啶鐵阳离子、哒嗪输阳阳离子、嘧啶毎脅阳离子、吡嗪镜阳离子和三嗪钱言阳离子。这些类型的离子液体往往非常粘稠，可能有害且强烈吸收UV和可见光。此外，这些离子液体的制备涉及许多化学和层析步骤，使得过程耗时、昂贵且低效。Anderson 等在 J.Am. Chem. Soc. 124 :14247-14254(2002)中公开了用于某些化学应用的由伯或叔铵基的阳离子组成的离子液体。
技术实现思路
本专利技术者提供了其他离子液体。本专利技术提供了一种包含阴离子和阳离子的离子液体，其中所述阳离子为包含带电荷的氮原子的伯、仲或叔铵离子。本文使用的“伯铵离子”为有1个碳原子与氮相连的铵离子。本文使用的“仲铵离子”为有2个碳原子与氮相连的铵离子。本文使用的“叔铵离子”为有3个碳原子与氮相连的铵离子。本专利技术的另一方面提供了一种包含阴离子和阳离子的离子液体，其特征在于所述阳离子为式(I)的含氮阳离子N+HRR' R〃 (I)其中R为任选被一个或多个选自以下的取代基取代的烃基含氮官能团(包括腈基、硝基或氨基或另外的碱性含氮官能团)、巯基、烷硫基、磺酰基、硫氰酸根、异硫氰酸根、 叠氮基、胼基、商素、任选被一个或多个醚键或硫醚键间隔的烷基、烷氧基、烯基、羟基、羰基 (包括醛或酮)、羧基、硼酸根、甲硅烷基和取代的氨基(例如单烷基氨基、二烷基氨基或烷基酰氨基)；和R'和R〃可相同或不同，各自表示H或R;或者R、R'和R〃中的任意两个或三个可与N连接在一起形成环状基团。 具体实施例方式本文中术语“离子液体”包括(但不局限于)由离子组成的化合物，且于化合物稳定的温度下为液体，所述离子液体的熔点可低于100°c，例如低于25°C，任选低于20°C。 所述离子液体的沸点可至少为200°C。所述离子液体的沸点可高于500°C，或甚至高于 1000°C。本专利技术的离子液体可完全由离子组成，在干燥状态下，于上述温度下为液体。这种离子液体通常包含少于1 %的水，优选少于IOOOppm质量的水，更优选还少于IOOppm质量的水。在本专利技术一个优选的方面，离子液体定义为由阳离子和阴离子组成，且水含量小于IOOppm的化合物。还优选所述离子液体的熔点为30°C或更低，且粘度小于500厘泊。就本专利技术的目的而言，烃基包括(但不局限于)烷基、烯基、炔基、环烃基(例如环烷基、环烯基)以及包含其组合的部分。本文使用的“烷基”涉及例如具有1-12个碳原子(例如1、2、3、4、5、6、7、8个碳原子)的直链和支链烷基，包括(但不局限于)甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、 异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基。术语烷基还包括环烷基，包括(但不局限于)环丙基、环丁基、环戊基或环己基。所述烷基可被一个或多个卤原子取代。在一类化合物中，卤素为氟，在另一类化合物中，卤素为氯，在第三类化合物中，卤素为氟和氯的组合。“烷氧基”涉及例如具有1-12个碳原子(例如1、2、3、4、5、6、7、8个碳原子)的包含一个或多个氧原子或羟基的直链和支链烷基。术语“烯基”是指例如具有2-12个碳原子(例如2、3、4、5或6个碳原子)且包含一个或多个碳-碳双键的直链或支链烯基，包括(但不局限于)乙烯基、正丙-ι-烯基、正丙-2-烯基、异丙烯基等。“炔基”涉及例如具有2-12个碳原子(例如2、3、4、5或6个碳原子)且包含一个或多个叁键的直链或支链炔基。“环烃基”涉及饱和、部分不饱和或不饱和的3-10(例如5、6、7、8、9或10)元烃环，包括环烷基或芳基。“芳基”是指包含一个例如6-10个碳原子的任选与一个或多个饱和或不饱和环稠合的环的芳族基团，例如6-10元芳烃，包括苯基或被烷基或烷氧基取代的苯基，其中烷基和烷氧基如本文所述。“杂芳基”是指包含一个或多个选自N、0或S的杂原子且包含一个任选与一个或多个饱和或不饱和环稠合的环的芳族基团，例如5-10元芳环。“杂环基”是指例如包含一个或多个选自N、0或S的杂原子的3-10元环体系，并包括杂芳基。所述杂环基体系可包含一个环或可与一个或多个饱和或不饱和环稠合；所述杂环基可为完全饱和、部分饱和或不饱和。5“环状基团”是指环或环体系，可为不饱和或部分不饱和的，但通常为饱和的，通常包含5-13个成环原子，例如5-或6-元环。其实例有环烃基或杂环基。环烃基或杂环基的实例包括(但不局限于)环己基、苯基、吖啶、苯并咪唑、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并螺唑、苯并噻唑、咔唑、噌啉、二 _英、二 Pi烷、二氧戊环、二噻烷、二噻嗪、二噻唑、二硫戊环、呋喃、咪唑、咪唑啉、咪唑烷、吲哚、二氢吲哚、吲嗪、吲唑、异吲哚、异喹啉、异輕唑、异噻唑、吗啉、napthyridine、螺唑、螺二唑、P恶噻唑、螺噻唑烷、螺嗪、P恶二嗪、吩嗪、吩噻嗪、吩螺嗪、2，3- 二氮杂萘、哌嗪、哌啶、蝶啶、嘌呤、腐胺、吡喃、吡嗪、吡唑、 吡唑啉、批唑烷、哒嗪、吡啶、嘧啶、吡咯烷、吡咯、吡咯啉、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、喹嗪、四氢呋喃、四嗪、四唑、噻吩、噻二嗪、噻二唑、噻三唑、噻嗪、噻唑、硫代吗啉(thiomorpholine)、 硫茚(thianaphthalene)、噻喃、三嗪、三唑、三噻烷(trithiane)、托品。卤素是指F、Cl、Br或I。在一类化合物中，R'和R"为H。例如那些含有1个R基团和3个氢的化合物在本文中称为伯铵离子。本专利技术涉及含有2个R基团和2个氢的式(I)化合物，在本文中相应地称为仲铵离子。本专利技术还涉及含有3个R基团和1个氢的化合物，在本文中称为叔铵离子。包括这样一类化合物，其中R'和R"不同，且与R含义相同。本专利技术的一个优选的方面提供了一种由阴离子和如本专利技术第一方面定义的阳离子组成的离子液体。在本专利技术的一个优选的方面中，所述环状基团为环烃基或杂环基，例如环己基铵。在一类化合物中，排除这样的阳离子，其中R、R'、R〃中的任意两个或三个可与N 连接在一起形成芳基或杂芳基。更具体地讲，排除吡啶毎t、吡咯烷翰和咪唑鐵阳离子。在 R未被取代的一类化合物中，排除其中R、R'和R"相同且为乙基或丁基的阳离子。在其中R、R'和/或R"为未取代的烃基的一类化合物中，本专利技术可包括以下条件当R为乙基时，本专利技术包括的条件是R'和/或R"不为H。当R'和R"均为CH3时，本专利技术包括的条件是R不为H。当R'和R"之一为H，另一个为CH3时，本专利技术包括的条件是R不为CH3。本专利技术包括的条件是所述离子液体不为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种包含阴离子和阳离子的离子液体，其特征在于所述阳离子为式（Ｉ）的含氮阳离子：Ｎ＋ＨＲＲ′Ｒ″（Ｉ）其中Ｒ为任选被一个或多个醚键或硫醚键间隔的烃基，所述烃基任选被一个或多个选自以下的取代基取代：含氮官能团、烷基、烯基、烷氧基、羟基、羰基和羧基；或任选被一个或多个选自以下的取代基取代：巯基、烷硫基、硫基、硫代氰酸酯基、异硫氰酸酯基、叠氮基、肼基、卤素、硼酸酯基和甲硅烷基；并且其中Ｒ′和Ｒ″可相同或不同，各自表示Ｈ或烃基，所述烃基任选被一个或多个醚键或硫醚键间隔，并且任选被一个或多个选自以下的取代基取代：含氮官能团、烷基、烯基、烷氧基、羟基、羰基和羧基；或任选被一个或多个选自以下的取代基取代：巯基、烷硫基、硫基、硫代氰酸酯基、异硫氰酸酯基、叠氮基、肼基、卤素、硼酸酯基和甲硅烷基；或者Ｒ、Ｒ′和Ｒ″中的任意两个或三个可与Ｎ连接在一起形成环状基团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·沃尔克，
申请(专利权)人：约克大学，
类型：发明
国别省市：GB