CN102134237A - 一种冠醚环咪唑离子液体 - Google Patents

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刘秀辉
赵雪萍
李莉
张义军
卜彩虹
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Abstract

本发明涉及一种冠醚环咪唑离子液体,其结构式为:

Description

一种冠醚环咪唑离子液体
技术领域
本发明涉及一种离子液体化合物,尤其涉及一种冠醚环咪唑离子液体。
背景技术
离子液体(Ionic liquids)是在室温(或稍高于室温的温度)下呈液态的离子体系,或者说是仅由离子所组成的液体。在组成上,离子液体与人们概念中的“盐”相近,而其熔点通常又低于室温,因而也被称作“室温熔融盐”(Room-temperature moltensalts)。离子液体独特的性能使其在有机化学合成、有机化学催化、无机化学合成、电化学、绿色化学和分离过程等领域显示出良好的前景,由于其可作为传统溶剂的理想替代物,因此,寻找与合成新型的离子液体是不断发展的社会需要,受到了各国化学家的重视。但现有离子液体的种类有限以及它们物理化学性质等基础问题的研究还没有形成系统的理论,因此,增加离子液体的种类、充实离子液体合成研究的内容是目前研究的主要任务之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用来研究离子转移过程的冠醚环咪唑离子液体。
为解决上述问题,本发明所述的一种冠醚环咪唑离子液体,其结构式为:
Figure BSA00000403221700011
如上所述的一种冠醚环咪唑离子液体的制备方法,包括以下步骤:
(1)将咪唑和对氯苯胺按1∶1~1.5的摩尔比加入到无水乙醇中,在60~70℃温度下回流10~12h后,冷却至室温,蒸除溶剂无水乙醇,得到残留物——咪唑化合物;所述残留物用水溶解后,加KOH,使其pH值为8,然后蒸除水分,以无水乙醇-四氢呋喃萃取咪唑化合物,得到胺苯基咪唑;
反应式如下:
(2)将所述步骤(1)所得的胺苯基咪唑和无水碳酸钠室温溶于乙腈中,充分搅拌,并滴加三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯;在70~80℃温度下回流4~6h后,冷却至室温,蒸除溶剂乙腈,得到粗产品;所述粗产品用二氯甲烷萃取,经重结晶纯化后,得到冠醚苯基咪唑化合物;其中所述胺苯基咪唑与所述三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯摩尔比为1∶1~1.5;
Figure BSA00000403221700022
反应式如下:
(3)将所述步骤(2)所得的冠醚苯基咪唑化合物溶于有机溶剂CHCl3中,加入溴代正丁烷,在60~70℃油浴中回流18~20h后,冷却至室温,蒸除溶剂,得到产物溴化冠醚苯基咪唑液体;所述产物溴化冠醚苯基咪唑液体用乙酸乙酯洗涤至洗涤液澄清后,在100~120℃温度下真空干燥10~12h,即得相应溴化产物——溴化冠醚苯基咪唑;其中所述冠醚苯基咪唑化合物与所述溴代正丁烷的摩尔比为1∶1~1.5;
反应式如下:
Figure BSA00000403221700023
(4)将所述步骤(3)所得的产物溴化冠醚苯基咪唑溶于二次蒸馏水后,加入六氟磷酸钾,在常温下经油浴中回流20~24h,得到产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐;所述产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐用蒸馏水洗涤至蒸馏水中无溴离子存在即可得到冠醚环咪唑离子液体;其中所述溴化冠醚苯基咪唑与所述六氟磷酸钾的摩尔比为1∶1~1.5。
反应式如下:
所述步骤(1)中无水乙醇-四氢呋喃是指无水乙醇与四氢呋喃按1∶1的体积比混合而成的溶液。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明结合了季氨化反应和环加成反应的优点,合成了一种新型离子液体——冠醚环咪唑离子液体。由于冠醚可以用来研究离子转移过程,因此,冠醚环被引入到离子液体,合成了具有此类功能化得离子液体,该离子液体对研究液液界面离子转移方面有一定实用价值。
2、本发明的离子液体经红外光谱测试显示,在3400~3500cm-1之间有一较宽的羟基的伸缩振动吸收峰,由此可见所合成的化合物中含有一定的水。在4000~2000cm-1波数范围内的C-H伸缩振动吸收谱带中,大于3100cm-1是咪唑环上的=C-H的伸缩振动引起的;而3000~2700cm-1波数范围内的为N位上取代基的饱和碳链的C-H伸缩振动引起的;在1630cm-1和1560cm-1附近出现的为芳香的骨架振动,即咪唑上C=N、C=C的振动;1170cm-1左右的为咪唑环上的C-H面内弯曲振动;1460cm-1及1380cm-1附近为侧链C-H弯曲振动引起的;在750cm-1附近出现的为长链CH2(多于四个)的C-H弯曲振动引起的;3120出现咪唑环上C-H之间的氢键作用;842cm-1左右出现P-F的伸缩振动引起的特征吸收。该测试表明本发明的离子液体具有C-H,C=N,C=C键。
3、本发明的离子液体经氢核磁共振测试显示,在1HNMR谱中,δ-9.098处是咪唑环C-N双键H质子特征峰,8-7.759,δ-7.690处是咪唑环C-C双键H质子的化学位移,δ-0.859-1.785为与咪唑相连的碳链质子的化学位移,δ-3.886处为饱和C-H质子的化学位移。该测试表明本发明的离子液体具有C-N双键,C-C双键,饱和C-H键。
4、由于本发明在制备过程中采用二步法制备离子液体,因此,具有反应条件简单,容易控制,得率高的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明红外光谱图。
图2为本发明1HNMR谱图。
具体实施方式
一种冠醚环咪唑离子液体,其结构式为:
Figure BSA00000403221700041
实施例1冠醚环咪唑离子液体的制备方法,包括以下步骤:
(1)将咪唑和对氯苯胺按1∶1的摩尔比加入到无水乙醇中,在60℃温度下回流10h后,冷却至室温,蒸除溶剂无水乙醇,得到残留物——咪唑化合物。
残留物用水溶解后,加KOH,使其pH值为8,然后蒸除水分,以无水乙醇-四氢呋喃萃取咪唑化合物,得到胺苯基咪唑。
(2)将步骤(1)所得的胺苯基咪唑和无水碳酸钠室温溶于乙腈中,充分搅拌,并滴加三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯;在70℃温度下回流4h后,冷却至室温,蒸除溶剂乙腈,得到粗产品。其中胺苯基咪唑与三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯摩尔比为1∶1。
粗产品用二氯甲烷萃取,经重结晶纯化后,得到冠醚苯基咪唑化合物。
(3)将步骤(2)所得的冠醚苯基咪唑化合物溶于有机溶剂CHCl3中,加入溴代正丁烷,在60℃油浴中回流18h后,冷却至室温,蒸除溶剂,得到产物溴化冠醚苯基咪唑液体。其中冠醚苯基咪唑化合物与溴代正丁烷的摩尔比为1∶1。
产物溴化冠醚苯基咪唑液体用乙酸乙酯洗涤至洗涤液澄清后,在100℃温度下真空干燥10h,即得相应溴化产物——溴化冠醚苯基咪唑。
(4)将步骤(3)所得的产物溴化冠醚苯基咪唑溶于二次蒸馏水后,加入六氟磷酸钾,在常温下经油浴中回流20h,得到产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐。其中溴化冠醚苯基咪唑与六氟磷酸钾的摩尔比为1∶1。
产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐用蒸馏水洗涤至蒸馏水中无溴离子存在即可得到冠醚环咪唑离子液体,产物得率为50%。
实施例2冠醚环咪唑离子液体的制备方法,包括以下步骤:
(1)将咪唑和对氯苯胺按1∶1.5的摩尔比加入到无水乙醇中,在70℃温度下回流12h后,冷却至室温,蒸除溶剂无水乙醇,得到残留物——咪唑化合物。
残留物用水溶解后,加KOH,使其pH值为8,然后蒸除水分,以无水乙醇-四氢呋喃萃取咪唑化合物,得到胺苯基咪唑。
(2)将步骤(1)所得的胺苯基咪唑和无水碳酸钠室温溶于乙腈中,充分搅拌,并滴加三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯;在80℃温度下回流6h后,冷却至室温,蒸除溶剂乙腈,得到粗产品。其中胺苯基咪唑与三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯摩尔比为1∶1.5。
粗产品用二氯甲烷萃取,经重结晶纯化后,得到冠醚苯基咪唑化合物。
(3)将步骤(2)所得的冠醚苯基咪唑化合物溶于有机溶剂CHCl3中,加入溴代正丁烷,在70℃油浴中回流20h后,冷却至室温,蒸除溶剂,得到产物溴化冠醚苯基咪唑液体。其中冠醚苯基咪唑化合物与溴代正丁烷的摩尔比为1∶1.5。
产物溴化冠醚苯基咪唑液体用乙酸乙酯洗涤至洗涤液澄清后,在120℃温度下真空干燥12h,即得相应溴化产物——溴化冠醚苯基咪唑。
(4)将步骤(3)所得的产物溴化冠醚苯基咪唑溶于二次蒸馏水后,加入六氟磷酸钾,在常温下经油浴中回流24h,得到产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐。其中溴化冠醚苯基咪唑与六氟磷酸钾的摩尔比为1∶1.5。
产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐用蒸馏水洗涤至蒸馏水中无溴离子存在即可得到冠醚环咪唑离子液体,产物得率为60%。
实施例3冠醚环咪唑离子液体的制备方法,包括以下步骤:
(1)将咪唑和对氯苯胺按1∶1.2的摩尔比加入到无水乙醇中,在65℃温度下回流11h后,冷却至室温,蒸除溶剂无水乙醇,得到残留物——咪唑化合物。
残留物用水溶解后,加KOH,使其pH值为8,然后蒸除水分,以无水乙醇-四氢呋喃萃取咪唑化合物,得到胺苯基咪唑。
(2)将步骤(1)所得的胺苯基咪唑和无水碳酸钠室温溶于乙腈中,充分搅拌,并滴加三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯;在75℃温度下回流5h后,冷却至室温,蒸除溶剂乙腈,得到粗产品。其中胺苯基咪唑与三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯摩尔比为1∶1.2。
粗产品用二氯甲烷萃取,经重结晶纯化后,得到冠醚苯基咪唑化合物。
(3)将步骤(2)所得的冠醚苯基咪唑化合物溶于有机溶剂CHCl3中,加入溴代正丁烷,在65℃油浴中回流19h后,冷却至室温,蒸除溶剂,得到产物溴化冠醚苯基咪唑液体。其中冠醚苯基咪唑化合物与溴代正丁烷的摩尔比为1∶1.2。
产物溴化冠醚苯基咪唑液体用乙酸乙酯洗涤至洗涤液澄清后,在110℃温度下真空干燥11h,即得相应溴化产物——溴化冠醚苯基咪唑。
(4)将步骤(3)所得的产物溴化冠醚苯基咪唑溶于二次蒸馏水后,加入六氟磷酸钾,在常温下经油浴中回流22h,得到产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐。其中溴化冠醚苯基咪唑与六氟磷酸钾的摩尔比为1∶1.2。
产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐用蒸馏水洗涤至蒸馏水中无溴离子存在即可得到冠醚环咪唑离子液体,产物得率为65%。
上述实施例1~3中无水乙醇-四氢呋喃是指无水乙醇与四氢呋喃按1∶1的体积比混合而成的溶液。

Claims (3)

1.一种冠醚环咪唑离子液体,其结构式为:
Figure FSA00000403221600011
2.如权利要求1所述的一种冠醚环咪唑离子液体的制备方法,包括以下步骤:
(1)将咪唑和对氯苯胺按1∶1~1.5的摩尔比加入到无水乙醇中,在60~70℃温度下回流10~12h后,冷却至室温,蒸除溶剂无水乙醇,得到残留物——咪唑化合物;所述残留物用水溶解后,加KOH,使其pH值为8,然后蒸除水分,以无水乙醇-四氢呋喃萃取咪唑化合物,得到胺苯基咪唑;
(2)将所述步骤(1)所得的胺苯基咪唑和无水碳酸钠室温溶于乙腈中,充分搅拌,并滴加三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯;在70~80℃温度下回流4~6h后,冷却至室温,蒸除溶剂乙腈,得到粗产品;所述粗产品用二氯甲烷萃取,经重结晶纯化后,得到冠醚苯基咪唑化合物;其中所述胺苯基咪唑与所述三缩四乙二醇二对甲苯磺酸酯摩尔比为1∶1~1.5;
(3)将所述步骤(2)所得的冠醚苯基咪唑化合物溶于有机溶剂CHCl3中,加入溴代正丁烷,在60~70℃油浴中回流18~20h后,冷却至室温,蒸除溶剂,得到产物溴化冠醚苯基咪唑液体;所述产物溴化冠醚苯基咪唑液体用乙酸乙酯洗涤至洗涤液澄清后,在100~120℃温度下真空干燥10~12h,即得相应溴化产物——溴化冠醚苯基咪唑;其中所述冠醚苯基咪唑化合物与所述溴代正丁烷的摩尔比为1∶1~1.5;
(4)将所述步骤(3)所得的产物溴化冠醚苯基咪唑溶于二次蒸馏水后,加入六氟磷酸钾,在常温下经油浴中回流20~24h,得到产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐;所述产物冠醚苯基咪唑六氟磷酸盐用蒸馏水洗涤至蒸馏水中无溴离子存在即可得到冠醚环咪唑离子液体;其中所述溴化冠醚苯基咪唑与所述六氟磷酸钾的摩尔比为1∶1~1.5。
3.如权利要求2所述的一种冠醚环咪唑离子液体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中无水乙醇-四氢呋喃是指无水乙醇与四氢呋喃按1∶1的体积比混合而成的溶液。
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