CN105461654B - 一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用，所述的苯并噻唑离子液体的制备方法为：将等摩尔量的苯并噻唑和与含目标阴离子的酸于低温条件下进行反应，制备出对应的苯并噻唑盐离子液体；其中，含目标阴离子酸为硫酸，磷酸，高氯酸，硝酸中的一种。本发明的苯并噻唑离子液体，能作为特定有机合成反应的温和、专一、高效催化剂，回收方便，便于循环重复利用，降低生产成本，可以有效减轻对设备的腐蚀。在制备蓖麻油酸二元醇醚酯过程中，使用本发明的苯并噻唑盐离子液体催化剂，催化效率高，催化剂与产品易于分离，合成的产品纯度高，后处理简单，避免了大量处理催化剂的废水产生，减少了对环境的污染。

Description

一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于离子液体催化剂技术领域，具体涉及一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用。
背景技术
离子液体具有非挥发性、高热稳定性、选择性溶解能力、良好的理化性质，特别是其有可设计性，这为创新提供了基础，根据反应和经济性要求，可以设计能够满足不同反应条件和特殊反应环境的离子液体。新型离子液体是推动离子液体持续快速发展的必要条件，因此研究新型离子液体的制备与应用具有重大意义。
苯并噻唑具有和现有咪唑类离子液体阳离子相似的结构特征和理化性质，从而被视为一种能制备离子液体的潜在物质；Bronsted酸功能化离子液体酸性较强，酸性位稳定均一、热稳定性好、容易分离、具有固体酸和液体酸的双重优点。利用苯并噻唑制备的Bronsted酸功能化离子液体价格低廉，未见报道。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明目的一是提供一种苯并噻唑离子液体，具有催化效率高、环境友好，操作简单等特点。本发明目的二是提供一种上述苯并噻唑离子液体的制备方法。本发明目的三是提供一种上述苯并噻唑离子液体的应用。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种苯并噻唑离子液体，结构通式如下所示：
式中，X为CLO4 -、NO3 -、HSO4 -、H2PO4 -中的一种。
所述的苯并噻唑离子液体的制备方法：将等摩尔量的苯并噻唑和无机酸在于低温条件下进行反应，制备出对应的苯并噻唑盐离子液体；其中，含目标阴离子酸为硫酸，磷酸，高氯酸，硝酸中的一种。
所述的苯并噻唑离子液体作为催化剂在合成有机物中的应用。所述的有机物为蓖麻油酸酯。所述的蓖麻油酸酯为蓖麻油酸烷基酯或蓖麻油酸二元醇醚酯等。脂肪醇包括C1-18醇；二元醇醚包括环己二醇单甲醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丙醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇乙醚、三丙二醇丙醚、三丙二醇丁醚。
本发明使用苯并噻唑N原子与无机酸中的H结合成阳离子，阴离子可为CLO4 -、NO3 -、HSO4 -、H2PO4 -中的一种，从而设计出一系列活性较高的的苯并噻唑离子液体，其在有机催化合成领域有潜在应用前景。
有益效果：与现有技术相比，本发明的苯并噻唑离子液体，能作为特定有机合成反应的温和、专一、高效催化剂，回收方便，便于循环重复利用，降低生产成本，可以有效减轻对设备的腐蚀。在制备蓖麻油酸酯过程中，使用本发明的苯并噻唑盐离子液体催化剂，催化效率高，催化剂与产品易于分离，生成的产品纯度高，后处理简单，避免了大量的工业废水的产生，减少了环境的污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
在反应瓶中加入苯并噻唑6.75g（50nmol）的无水乙醇25mL溶液，充分搅拌下于0-5℃，在30 min内滴加H2SO4 12.08 g（55nmol）的乙醇10 mL溶液，滴完后于室温下反应3h。蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯（3×5mL）洗涤，再用无水乙醇重结晶得产品白色结晶固体，苯并噻唑硫氢酸盐离子液体。产率为98.4%。
实施例2
在反应瓶中加入苯并噻唑6.75g（50 nmol）的无水乙醇25 mL溶液，充分搅拌下于0-5 ℃在30 min内 滴加HCLO47.85 g（55nmol）的70%水溶液，滴完后于室温下反应3 h。蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯（3×5 mL）洗涤，无水乙醇重结晶得产品白色粉末， 苯并噻唑高氯酸离子液体。计算产率为98.6%。
实施例3
在反应瓶中加入苯并噻唑6.75g（50 nmol）的无水乙醇25mL溶液，充分搅拌下于0-5 ℃在30 min内 滴加磷酸12.08 g（55nmol）的乙醇10mL溶液，滴完后于室温下反应3 h。蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯（3×5 mL）洗涤，无水乙醇重结晶，得产品苯并噻唑磷酸二氢盐离子液体。计算产率为96.5%。
实施例4
在反应瓶中加入6.75g（50 nmol）的无水乙醇25 mL溶液，充分搅拌下于0-5 ℃在30 min内 滴加HNO3 5.78 g（55nmol）的60%水溶液，于室温下反应3 h。蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯（3×5 mL）洗涤，无水乙醇重结晶得产品苯并噻唑硝酸盐 。计算产率为99.2%。
实施例5
在装有搅拌器、回流冷凝管、分出器和温度计的250mL三口烧瓶中依次加入29.8 g（100nmol）蓖麻油酸，加入50mL的环已烷作为带水剂，再加入蓖麻油酸重量的5%的苯并噻唑高氯酸离子液体和乙二醇丁醚13.5 g（115nmol）。加热到90℃，反应5小时后，分出反应过程中产生的水，TLC检测跟踪，直到原料点不再减小，结束反应，过滤，将反应混合物和离子液体分离，分离出催化剂，可循环套用；滤液先用饱和碳酸钠溶液中和，再用饱和盐水洗至中性，分出有机层，用无水硫酸镁干燥，过滤后将粗产物进行减压蒸馏，得到蓖麻油酸乙二醇丁醚酯，酯化率96.3%。
实施例6
本实施例与实施例5的方法相同，不同之处在于：苯并噻唑高氯酸离子液体采用苯并噻唑硝酸离子液体替代，酯化率97.3%。
实施例7
本实施例与实施例5的方法相同，不同之处在于：苯并噻唑高氯酸离子液体采用苯并噻唑硫氢酸离子液体替代，酯化率98.4%。
实施例8
本实施例与实施例5的方法相同，不同之处在于：苯并噻唑高氯酸离子液体采用苯并噻唑磷酸二氢盐离子液体替代，酯化率98.0%。
实施例9
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用乙醇替代，所得产物为蓖麻油酸乙酯，酯化率98.7%。
实施例10
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用丙醇替代，所得产物为蓖麻油酸乙酯，酯化率98.2%。
实施例12
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用乙醇替代，所得产物为蓖麻油酸乙酯，酯化率98.7%。
实施例13
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用二乙二醇甲醚替代，所得产物为蓖麻油酸二乙二醇甲醚酯，酯化率98.7%。
实施例14
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用三乙二醇乙醚替代，所得产物为蓖麻油酸三乙二醇乙醚酯，酯化率98.7%。
实施例15
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用二丙二醇乙醚替代，所得产物为蓖麻油酸二丙二醇乙醚酯，酯化率98.7%。
实施例16
本实施例与实施例7的方法相同，不同之处在于：乙二醇丁醚采用三丙二醇丁醚替代，所得产物为蓖麻油酸三丙二醇丁醚酯，酯化率98.7%。

Claims (3)

1.一种苯并噻唑离子液体，其特征在于，结构通式如下所示：
式中，X为NO3 -或H2PO4 -。
2.权利要求1所述的苯并噻唑离子液体的制备方法，其特征在于：将等摩尔量的苯并噻唑和含目标阴离子的酸在低温条件下进行反应，制备出对应的苯并噻唑盐离子液体；其中，含目标阴离子酸为磷酸，硝酸中的一种。
3.权利要求1所述的苯并噻唑离子液体作为催化剂在合成蓖麻酸乙二元醇丁醚酯中的应用。
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