專利名稱：一種含雙酸位的季銨鹽離子液體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙酸位的季銨鹽離子液體及其制備方法，屬于新型化學(xué)材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
離子液體因其特有的物化性質(zhì)，在替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑方面起到越來越重要的作用，且在某些情況下兼具催化性能，特別符合目前所倡導(dǎo)的清潔技術(shù)的要求。其應(yīng)用范圍已經(jīng)從化學(xué)化工迅速擴(kuò)展到功能材料、電光與光電材料、太陽能儲(chǔ)存、生命科學(xué)等領(lǐng)域，是一類值得研究發(fā)展的新型的“軟”功能材料或介質(zhì)。利用離子液體的可設(shè)計(jì)性經(jīng)設(shè)計(jì)而滿足專一性要求的離子液體稱為功能化的離子液體，包括針對(duì)物理性質(zhì)(例如流動(dòng)性、傳導(dǎo)能力、液態(tài)范圍)的功能化和針對(duì)化學(xué)性質(zhì)(極性、酸性、手性、配位能力、溶解性)的功能化。在離子液體中引入不同的官能團(tuán)，實(shí)現(xiàn)離子液體的功能化以滿足特定的需求，是當(dāng)今離子液體研究的重點(diǎn)之一。早期報(bào)道的離子液體多是含有鹵化鋁的有機(jī)鎗鹽，它們的缺點(diǎn)是對(duì)濕氣敏感，遇水會(huì)分解。在二十世紀(jì)90年代，對(duì)水和空氣穩(wěn)定的離子液體被陸續(xù)合成了出來。由于它們大多具有低蒸汽壓、室溫離子導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特性而在化學(xué)合成、分離過程、電化學(xué)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。如Welton在《Chemical Reviews)), 2011,111 3508-3576上，綜述了離子液體的制備、物化性質(zhì)以及在有機(jī)合成中作為溶劑和催化劑的應(yīng)用。近幾年來，關(guān)于離子液體的研究非常活躍，西方國(guó)家政府與有關(guān)企業(yè)均投入大量資金來進(jìn)行離子液體方面的研究。由于離子液體的可設(shè)計(jì)性，即調(diào)整陰、陽離子組合或嫁接適當(dāng)?shù)墓倌軋F(tuán)，可獲得“目標(biāo)特定”或“量體裁衣”的離子液體。眾所周知，Lewis酸位和Bronsted酸位對(duì)酸催化反應(yīng)同樣重要，結(jié)合了雙酸位優(yōu)點(diǎn)的催化劑會(huì)更加有效。近年來合成的Bronsted-Lewis雙酸位離子液體,其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種含雙酸位的季銨鹽離子液體，含有銅離子或鋅離子的Lewis酸位和磺酸基的Bronsted酸位,其特征在于所述的磺酸基的Bronsted酸位以季銨鹽為陽離子，以硫酸根、磷酸氫根、丙二酸根或丁二酸根為陰離子； 其中所述的季銨鹽陽離子為三乙胺4-磺酸丁基銨陽離子、二乙胺3-磺酸丙基銨陽離子、三丙胺4-磺酸丁基銨陽離子、二丙胺4-磺酸丁基銨陽離子或二甲胺3-磺酸丙基銨陽離子； 所述的含雙酸位的季銨鹽離子液體的結(jié)構(gòu)通式如下
2.如權(quán)利要求I所述的一種含雙酸位的季銨鹽離子液體的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、將烷基胺與磺酸內(nèi)酯在溶劑中，控制溫度為6(T80°C下反應(yīng)2 4h后所得的反應(yīng)液經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、真空干燥得到內(nèi)鹽類化合物； 所述的烷基胺為三甲胺、三乙胺、三丙胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、正丁胺或叔丁胺； 所述的磺酸內(nèi)酯為1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯或1，4- 丁烷磺酸內(nèi)酯； 反應(yīng)所用的烷基胺與磺酸內(nèi)酯的量按摩爾比計(jì)算，即烷基胺磺酸內(nèi)酯為I I. 2 ； 所述的溶劑為有機(jī)溶劑或無機(jī)溶劑，其用量為20mL溶劑/0. Imol烷基胺； (2)、將步驟(I)得到的內(nèi)鹽類化合物與有機(jī)酸或無機(jī)酸控制溫度為60°C的條件下，反應(yīng)3 IOh后得到含Bronsted酸性離子液體中間體； 所述的有機(jī)酸為丙二酸或丁二酸； 所述的無機(jī)酸為硫酸或磷酸； 反應(yīng)所用的內(nèi)鹽類化合物與有機(jī)酸或無機(jī)酸的量按摩爾比計(jì)算，即內(nèi)鹽類化合物有機(jī)酸或無機(jī)酸為1:1 ; (3)、將步驟(2)得到的含Bronsted酸性離子液體中間體和金屬氧化物在去離子水溶液中攪拌條件下混合，混合后所得的產(chǎn)物在60°C下進(jìn)行真空干燥，即得含雙酸位的季銨鹽離子液體； 所述的含Bronsted酸性離子液體中間體和金屬氧化物的混合比按摩爾比計(jì)算，即含Bronsted酸性離子液體中間體金屬氧化物為I :0. 3^2 ； 所述的金屬氧化物為氧化銅或氧化鋅。
3.如權(quán)利要求2所述的一種含雙酸位季銨鹽離子液體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的有機(jī)溶劑為丙酮、甲苯、乙腈或乙醇。
4.如權(quán)利要求3所述的一種含雙酸位季銨鹽離子液體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的真空干燥控制溫度為50°C，時(shí)間為3h。
5.如權(quán)利要求4所述的一種含雙酸位季銨鹽離子液體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的反應(yīng)所用的烷基胺與磺酸內(nèi)酯的量按摩爾比計(jì)算，即烷基胺磺酸內(nèi)酯為I :Io
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙酸位功能化季銨鹽離子液體及其制備方法，包含有磺酸基的Br nsted酸位季銨鹽陽離子和硫酸根、磷酸氫根、丙二酸根或丁二酸根的陰離子，以及銅離子或鋅離子的Lewis酸位。本發(fā)明的一種雙酸位功能化季銨鹽離子液體具有遇水與空氣穩(wěn)定、制備簡(jiǎn)單、過程綠色、成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成和有機(jī)催化等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C07C309/14GK102766075SQ20121022635
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉烽, 張麗榮, 易封萍, 潘仙華, 胡玥 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院