CN108047137A - 一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体及其制备方法 - Google Patents

一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体及其制备方法 Download PDF

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井立强
郑煦
张朵
刘璐
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    • C07D233/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D233/56—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
    • C07D233/60—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with hydrocarbon radicals, substituted by oxygen or sulfur atoms, attached to ring nitrogen atoms

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Abstract

本发明涉及一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体及其制备方法。该离子液体的结构通式如(I)所示。该离子液体采用氨基酸和氢氧型含有醚基的咪唑离子液体在水中反应制备含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体。与现有的氨基酸离子液体相比，本发明引入了醚基基团，有效的改善离子液体粘度的问题，同时制备方法简单、成本低，而且产品的纯度极高，有效的拓展离子液体的种类，是一种高效、清洁制备功能型离子液体的方法，促进离子液体的发展。

Description

一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能型离子液体，尤其涉及一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑离子液体及其制备方法。
背景技术
室温离子液体是指一类在室温或者接近室温下呈现液体状态的，通常完全由体积相对较大的不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机或者有机阴离子组合而成的物质。
在离子化合物中，阴阳离子间的作用力决定离子化合物的熔点的高低，而作用力与离子的半径相关，离子半径越大，作用力越小，熔点反而低，阴阳离子体积差异大，对称性不好等等都决定了离子在室温下自由移动，故成液态。离子液体的性质稳定，溶解能力强，电化学位宽，基本不挥发，可循环性极佳，故有很多的用途。在有机合成中有着广泛的用途，是很多有机溶剂的替代品，引入功能基团后的离子液体更是可以作为一种溶剂、载体、催化剂来影响反应的历程，同样，由于较宽的电化学位，在电化学位上也有着广泛的用途。
离子液体的阴阳离子具有可调和，可涉及性。这样大大的增加了离子液体的种类。向离子液体中引入其他的官能团后，极大的改变了离子液体的性能。因此，功能型的离子液体具有极强的研究价值。近些年来研究发现，醚基功能型离子液体能够有效的增加与SO2的强烈的静电作用，来增加对SO2的吸收。Henri S.Schrekker等合成了含有醚基的咪唑类离子液体，并研究其物理化学性质。
现有离子液体的基础研究还比较薄弱，所的产品纯度不高，产率较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型的含有醚基功能型咪唑氨基酸离子液体及其制备方法。本发明的醚基功能型咪唑氨基酸离子液体具有成本低，纯度高，稳定性好，易于实际应用等特点。本发明的制备方法具有可操作性，便于大规模生产。
本发明采用的技术方案是：一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体，具有如(I)所示的结构通式：
其中，R1表示C1-C8的烷基，R2表示C1-C8的烷基，X-表示氨基酸。优选的，所述的氨基酸为丙氨酸或苏氨酸。
一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，包括如下步骤：
1)将N-甲基咪唑和2-氯乙基醚类化合物，在氮气保护下，于75-85℃反应48-72h，所得物经有机溶剂洗涤，旋转蒸发除去有机溶剂，得含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体；
2)将含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体；加入到阴离子交换树脂中，反应2-4h，得氢氧型含有醚基的咪唑离子液体；
3)将氢氧型含有醚基的咪唑离子液体与适量氨基酸混合，室温下反应48-72h，旋蒸除去水，得目标产物含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体。
优选的，步骤1)，N-甲基咪唑和2-氯乙基醚类化合物的摩尔比为1：(1.1-1.2)。
优选的，步骤1)，所述的2-氯乙基醚类化合物为2-氯乙基甲基醚、2-氯乙基乙基醚。
优选的，步骤1)，所述的有机溶剂是乙酸乙酯和乙腈。
优选的，步骤2)，含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体与阴离子交换树脂的交换容量的摩尔比为1:2-5。
优选的，步骤2)，所述的阴离子交换树脂为强酸型阴离子交换树脂。
优选的，步骤3)，氢氧型含有醚基的咪唑离子液体与氨基酸的摩尔比为1:1。
本发明的有益效果是：本发明通过氨基酸和氢氧型离子液体进行酸碱中和反应，制备出含有醚基功能型的氨基酸离子液体。与现有的离子液体相比，本发明提供的是一种新型的含有醚基功能型咪唑氨基酸离子液体。该离子液体的具有制备方法简单，产品纯度高，产率高，热稳定性强，不易挥发等特点。
本发明引入了醚基基团，有效的改善离子液体粘度的问题，同时制备方法简单、成本低，而且产品的纯度极高，有效的拓展离子液体的种类，是一种高效、清洁制备功能型离子液体的方法，促进离子液体的发展。
具体实施方式
通过具体的实施例来进一步说明本发明。但本发明不限于实施例，在不脱离所述的范围下，稍有改动都在本发明的方法之内。
实施例1
1)将适量的N-甲基咪唑加入三口烧瓶中，冰盐浴条件下，缓慢加入适量的2-氯乙基甲基醚。转移至油浴锅，通入氮气，升温至80℃，搅拌48h。所得反应物用70mL乙酸乙酯和乙腈(体积比为2：1)的混合液分三次洗涤，过滤，旋蒸至没有液滴流下，先干燥器中干燥8-10h，再真空干燥箱中干燥8-10h，得Cl-型1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐离子液体。
N-甲基咪唑与2-氯乙基甲基醚的摩尔比为1:1.1-1.2。
2)取717型阴离子交换树脂，经活化再生，得到氢氧型阴离子交换树脂。将氢氧型阴离子交换树脂装柱，水洗至中性，水面位于树脂上层一厘米，将Cl-型1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐离子液体倒入到阴离子交换树脂中，反应2-4h，得OH-型1-(2-甲氧基乙基)-
3-甲基咪唑离子液体，迅速进行标定。
Cl-型1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐离子液体与氢氧型阴离子交换树脂的交换容量的摩尔比为1:3。
3)将OH-型1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑离子液体，与丙氨酸混合，室温下反应72h，旋蒸除去水，先干燥器中干燥三天，再真空干燥箱中干燥三天，湿柱法制得1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑丙氨酸盐离子液体，产率为41.5％，纯度为98％。
OH-型1-(2-甲氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐与丙氨酸的摩尔比为1:1。
实施例2
1)将适量的N-甲基咪唑加入三口烧瓶中，冰盐浴条件下，缓慢加入适量的2-氯乙基乙基醚。转移至油浴锅，通入氮气，升温至80℃，搅拌48h。所得反应物用70mL乙酸乙酯和乙腈(体积比为2：1)的混合液分三次洗涤，过滤，旋蒸至没有液滴留下，先干燥器中干燥8-10h，再真空干燥箱中干燥8-10h，得Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐。
N-甲基咪唑与2-氯乙基乙基醚的摩尔比为1:1.1。
2)取717型阴离子交换树脂，经活化再生，得到氢氧型阴离子交换树脂。将氢氧型阴离子交换树脂装柱，水洗至中性，水面位于树脂上层一厘米，将Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐倒入到阴离子交换树脂中，反应2-4h，得OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑盐，迅速进行标定。
Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐与氢氧型阴离子交换树脂的交换容量的摩尔比为1:3。
3)将OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑盐与丙氨酸混合，室温下反应72h，旋蒸除去水，先干燥器中干燥三天，再真空干燥箱中干燥三天，湿柱法制得1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑丙氨酸盐离子液体，产率为26.5％，纯度为98％。
OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐与丙氨酸的摩尔比为1:1。
实施例3
1)将适量的N-甲基咪唑加入三口烧瓶中，冰盐浴条件下，缓慢加入适量的2-氯乙基乙基醚。转移至油浴锅，通入氮气，升温至80℃，搅拌48h。所得反应物用70mL乙酸乙酯和乙腈(体积比为2：1)的混合液分三次洗涤，过滤，旋蒸至没有液滴留下，先干燥器中干燥8-10h，再真空干燥箱中干燥8-10h，得Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐。
N-甲基咪唑与2-氯乙基乙基醚的摩尔比为1:1.1。
2)取717型阴离子交换树脂，经活化再生，得到氢氧型阴离子交换树脂。将氢氧型阴离子交换树脂装柱，水洗至中性，将水放完，将Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐倒入到阴离子交换树脂中，反应2-4h，得OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑离子液体，迅速进行标定。
Cl-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑氯盐与氢氧型阴离子交换树脂的交换容量的摩尔比为1:3。
3)将OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑离子液体与苏氨酸混合，室温下反应72h，旋蒸除去水，先干燥器中干燥三天，再真空干燥箱中干燥三天，干柱法制得1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑苏氨酸盐离子液体，产率为70.8％，纯度为98％。
OH-型1-(2-乙氧基乙基)-3-甲基咪唑离子液体与苏氨酸的摩尔比为1:1。

Claims (9)

1.一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体，其特征在于，具有如(I)所示的结构通式：
其中，R1表示C1-C8的烷基，R2表示C1-C8的烷基，X-表示氨基酸。
2.根据权利要求1所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体，其特征在于，所述的氨基酸为丙氨酸或苏氨酸。
3.一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将N-甲基咪唑和2-氯乙基醚类化合物，在氮气保护下，于75-85℃反应48-72h，所得物经有机溶剂洗涤，旋转蒸发除去有机溶剂，得含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体；
2)将含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体，加入到阴离子交换树脂中，反应2-4h，得氢氧型含有醚基的咪唑离子液体；
3)将氢氧型含有醚基的咪唑离子液体与适量氨基酸混合，室温下反应48-72h，旋蒸除去水，得目标产物含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体。
4.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤1)，N-甲基咪唑和2-氯乙基醚类化合物的摩尔比为1：(1.1-1.2)。
5.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤1)，所述的2-氯乙基醚类化合物为2-氯乙基甲基醚、2-氯乙基乙基醚。
6.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤1)，所述的有机溶剂是乙酸乙酯和/或乙腈。
7.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤2)，含有醚基的N-甲基咪唑氯盐离子液体与阴离子交换树脂的交换容量的摩尔比为1:2-5。
8.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤2)，所述的阴离子交换树脂为强酸型阴离子交换树脂。
9.根据权利要求3所述的一种含有醚基功能基团氨基酸咪唑盐离子液体的制备方法，其特征在于，步骤3)，氢氧型含有醚基的咪唑离子液体与氨基酸摩尔比为1:1。
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