專利名稱：一種可生物降解的膽堿類離子液體的制作方法
一種可生物降解的膽堿類離子液體發(fā)明領域本發(fā)明涉及化學化工領域一種可生物降解的膽堿類離子液體的合成。 發(fā)明背景-離子液體以其液態(tài)溫度范圍寬、物理和化學穩(wěn)定性高、蒸汽壓低、溶解能力 強、可設計性好等優(yōu)良的理化性質，引發(fā)了其研究熱潮，并在反應、分離、電化 學、材料以及生命科學等領域得到廣泛的應用。隨著離子液體的大規(guī)模生產及實質性工業(yè)應用的成功實現(xiàn)，人們便開始綜合考 慮其整個生命周期中的各種問題，對離子液體進行環(huán)境風險評價，考慮離子液體在 應用過程中或者完畢后可能帶來的環(huán)境影響。Jastorff等人建議對離子液體進行釋 放、時空范圍、生物累積、生物活性、不確定性等五個方面的多尺度的風險性分 析。Scammdls等人在提出離子液體研究過程中所被忽視的問題時，除了離子液體 的純度和穩(wěn)定性問題外，還著重強調了離子液體的可降解性、毒性和可回收性等問 題。然而一系列的研究表明，常規(guī)的如咪唑、吡啶類的離子液體可降解性很差，這 就意味著，這些離子液體在最終排放或者偶然泄露后，會殘留在環(huán)境中得不到降 解，它們必然不易通過目前使用最廣泛的生物處理工藝去除，排放到水體等自然環(huán) 境中后也不易通過天然的生物自凈作用而逐漸減少其含量。因此，它們會在水體、 土壤等自然介質中不斷累積，甚至可能通過食物鏈進入生物體并逐漸富集，最后進 入人體，危害人體健康。這不但嚴重違背了綠色化學12條原則中的第10條"化工 產品應被設計成在完成使命后不在環(huán)境中久留并被降解為無毒的產物"，還必然要 嚴重限制離子液體的進一步大規(guī)模的工業(yè)應用。因此，開發(fā)可生物降解的離子液體 迫在眉睫、刻不容緩。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于合成一種可生物降解的離子液體，所合成的離子液體以環(huán)烷 酸、脂肪酸、氨基酸三大類系列化合物為陰離子供體，以膽堿類衍生物為陽離子供 體。本發(fā)明的具體方法為選取環(huán)烷酸類化合物環(huán)戊垸羧酸、環(huán)戊基乙酸、環(huán)己垸羧酸、l-甲基-l-環(huán)己垸羧酸、環(huán)己基丙酸、4-戊基環(huán)己烷羧酸、二環(huán)己基乙酸、 環(huán)己烯甲酸、苯甲酸、乙酰水楊酸、萘氧乙酸、9-蒽基羧酸、松香酸、脫氧膽酸、5e-膽垸酸、is-e-甘草次酸、石膽酸，脂肪酸類化合物月桂酸、豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸，氨基酸類化合物甘 氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、組氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、色氨酸、 半胱氨酸、賴氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、6-N-甲基賴氨酸中的一種 為陰離子供體；選取膽堿類衍生物膽堿、氯化膽堿、乙酰膽堿、磷酰膽堿、丁酰 膽堿、苯甲酰膽堿、磷脂酰膽堿中的一種為陽離子供體，在常溫、常壓下通過一步 反應生成膽堿類離子液體。所合成的離子液體在相應的生物降解性測定方法中，降 解率都可以達到60%以上，表明該類離子液體是可以而且易于生物降解的。
具體實施例方式本發(fā)明用以下實例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗 旨的范圍下，變化實施都包含在本發(fā)明的技術范圍內。實施例1精密稱取0. 2mol環(huán)己垸羧酸計25.6g，加入圓底燒瓶中，再向其中加入100ml 乙醇作為反應介質，并充分攪拌使環(huán)己垸羧酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。 然后在攪拌的條件下，向其中緩慢滴加45wt呢的膽堿溶液計52.5g。在室溫條件下 反應2h。反應物在5(TC的條件下真空旋轉蒸發(fā)90min，將大部分乙醇除去，然后將 所得的液體置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最終得性狀為無色、粘稠液體的產品 43.6g，該離子液體經OECD301D閉瓶實驗測試，其在28天的時間內，降解效率為 69.1%。實施例2精密稱取水楊酸27.6g，加入圓底燒瓶中，再向其中加入100ml乙醇作為反應 介質，并充分攪拌使水楊酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在攪拌的條件 下，向其中緩慢滴加45wt呢的膽堿溶液53.1g。在25'C的溫度條件下反應20h。反 應物在50。C的條件下真空旋轉蒸發(fā)60min，將大部分乙醇除去，然后將所得的液體 置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最終得性狀為淡黃色、粘稠液體的產品45.3g。該 離子液體經OECD 301D閉瓶實驗測試，其在28天的時間內，降解效率為71.4%。實施例3精密稱取油酸28.3g，加入圓底燒瓶中，再向其中加入100ml乙醇作為反應介 質，并充分攪拌使油酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在攪拌的條件下， 向其中緩慢滴加40wt呢的芐基三甲基氫氧化銨的甲醇溶液42.00g。在2(TC的溫度條 件下反應2h。反應物在4(TC的條件下真空旋轉蒸發(fā)90min，將大部分甲醇除去，然 后將所得的產物置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最終得產物43.7g。該離子液體經 OECD 301D閉瓶實驗測試，其在28天的時間內，降解效率為79.2%。實施例4精密稱取丙氨酸8.91g，加入圓底燒瓶中，再向其中加入10ml乙醇作為反應介 質，并充分攪拌使丙氨酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在攪拌的條件 下，向其中緩慢滴加40wt免的芐基三甲基氫氧化銨的甲醇溶液42.00g。在15'C的溫 度條件下反應24h。反應物在4(TC的條件下真空旋轉蒸發(fā)60min，將大部分反應介 質乙醇以及節(jié)基三甲基氫氧化銨的甲醇溶液中的甲醇除去，然后將所得的產物置于 真空干燥箱5(TC干燥48h，最終得產物22.9g。該離子液體經OECD 301D閉瓶實驗 測試，其在28天的時間內，降解效率為74.6%。
權利要求
1. 一種可生物降解的膽堿類離子液體，其特征在于該類離子液體是以可降解的一元有機酸羧酸類系列化合物為陰離子供體，以膽堿類化合物為陽離子供體，在一定溫度、壓力條件下反應一定時間合成的。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中該類離子液體的陰離子供體為有機羧酸類系 列化合物，主要包括環(huán)烷酸、脂肪酸、氨基酸三大類，其中環(huán)垸酸主要包括環(huán) 戊烷羧酸、環(huán)戊基乙酸、環(huán)己烷羧酸、l-甲基-l-環(huán)己烷羧酸、環(huán)己基丙酸、4-戊基環(huán)己垸羧酸、二環(huán)己基乙酸、環(huán)己烯甲酸、苯甲酸、乙酰水楊酸、萘氧乙 酸、9-蒽基羧酸、松香酸、脫氧膽酸、5fB-膽烷酸、18-e-甘草次酸、石膽酸， 脂肪酸主要包括月桂酸、豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亞油酸、 亞麻酸、花生四烯酸，氨基酸主要包括甘氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、組 氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、色氨酸、半胱氨酸、賴氨酸、纈氨酸、苯 丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、 4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、6-N-甲基賴氨酸。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中該類離子液體的陽離子供體為膽堿類化合物， 主要包括膽堿、氯化膽堿、乙酰膽堿、磷酰膽堿、丁酰膽堿、苯甲酰膽堿、磷 脂酰膽堿。
4. 根據權利要求1 3所述的方法，其中該類離子液體的合成主要是各自選取上述 陰、陽離子供體化合物中的一種，通過一歩中和反應完成。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中該類離子液體是在常壓下，10 9(TC的溫度 條件下反應l~24h合成的。
6. 根據權利要求1所述的方法，該類離子液體在生物降解性測定方法閉瓶實驗中， 降解率都可以達到60%以上，表明該類離子液體是可以生物降解的。
全文摘要
本發(fā)明選取環(huán)烷酸、脂肪酸、氨基酸三大類化合物中的一種為陰離子供體；選取膽堿類化合物中的一種為陽離子供體，在常溫、常壓下通過一步反應生成膽堿類離子液體。所合成的離子液體在相應的生物降解性測定方法中，降解率都可以達到60％以上，表明該類離子液體是可以而且易于生物降解的，有效解決了常規(guī)離子液體在最終排放或者偶然泄露后，會殘留在環(huán)境中得不到降解，殘留在水體等自然環(huán)境中，嚴重限制離子液體進一步大規(guī)模工業(yè)應用的瓶頸問題。
文檔編號C07C209/00GK101260051SQ20081010480
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者于英豪, 呂興梅, 清 周, 張鎖江 申請人:中國科學院過程工程研究所