CN115894493A

CN115894493A - 基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体及其制备方法

Info

Publication number: CN115894493A
Application number: CN202211576262.3A
Authority: CN
Inventors: 王振元; 张嘉恒; 王密; 韩知璇; 陈娴; 张计传
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2042-12-05
Also published as: CN115894493B

Abstract

本发明公开了一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体及其制备方法，本申请离子液体中阳离子采用苦参碱衍生物或金雀花碱衍生物，离子液体可以采用苦参碱或金雀花碱为原料(前驱体)合成，苦参碱和金雀花碱属于可再生的生物碱，具体地，苦参碱和金雀花碱均为植物来源的生物碱，而且植物来源的生物碱衍生离子液体毒性低，更加绿色。

Description

基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体及其制备方法

技术领域

本发明涉及离子液体技术领域，尤其涉及的是一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体及其制备方法，基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体是一种含能化合物，主要用于航天推进剂及含能材料。

背景技术

在航天航空及国防军事领域中，航天器主要是依靠火箭发射进入太空，而火箭则是依靠推进剂的燃烧获得推力。推进剂是火箭的动力之源，液体推进剂是火箭最常用的推进剂之一。目前世界各国最普遍采用的液体推进剂燃料是肼及肼的甲基化衍生物(如单甲基和不对称二甲基肼)。但是随着环保意识的日益增强，肼类燃料的缺点日益突出。

离子液体是近年来材料化学领域新兴的一类环境友好功能材料，主要是指一类由有机阳离子和有机阴离子或无机阴离子构成的，熔点小于100℃的有机盐类化合物。由于其具有良好的溶解性、离子电导率、无蒸汽压、液相稳定度范围宽和可设计性等特点，因此广泛应用于电化学、催化剂等领域。现有技术中，常见的自燃离子液体如咪唑类离子液体虽然能够解决肼类燃料的挥发性问题，但依然存在毒性高，且不可再生等问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体及其制备方法，旨在解决现有技术中离子液体毒性高，且不可再生的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的结构通式为：

其中，R选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体中阳离子的前驱体采用苦参碱或金雀花碱；其中，所述苦参碱和所述金雀花碱均为植物来源的生物碱。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其中，所述R选自H、甲基、乙基、丙基之一。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的相转变温度小于-20℃，分解温度大于180℃；

所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体溶于水；

所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的密度大于1.0g·cm^-3。

一种如上任意一项所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其中，包括步骤：

在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解苦参碱；

在加热和超声条件下，加入卤化物，反应2～7天得到苦参碱卤盐溶液；其中，所述卤化物中卤素选自Cl、Br、I之一，所述卤化物中与卤素连接的基团选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一，所述预热搅拌的温度为50～120℃；

对所述苦参碱卤盐溶液进行旋蒸后，加入第二溶剂，并经过过滤和烘干，得到苦参碱卤盐；

采用蒸馏水溶解所述苦参碱卤盐和二氰胺银，并在温度为30～80℃加热反应2～10h后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体。

或者，包括步骤：

在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解金雀花碱；

在加热和超声条件下，加入卤代烃或卤化氢，反应2～7天得到金雀花碱卤盐溶液；其中，所述卤化物中卤素选自Cl、Br、I之一，所述卤化物中与卤素连接的基团选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一，所述预热搅拌的温度为60～130℃；

对所述金雀花碱卤盐溶液进行旋蒸后，加入第二溶剂，并经过过滤和烘干，得到金雀花碱卤盐；

采用蒸馏水溶解所述金雀花碱卤盐和二氰胺银，并加热反应后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体；所述加热反应的温度为40～90℃，所述加热反应的时间为2～10h。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其中，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其中，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:4～8，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1:3～6。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其中，采用苦参碱为原料时，所述加热反应的温度为35～60℃，所述加热反应的时间为5～6h；采用金雀花碱为原料时，所述加热反应的温度为45～70℃，所述加热反应的时间为3～5h；

所述惰性气氛采用氮气、氩气、氦气中的至少一种；

所述超声的功率为200～800W；

所述旋蒸为旋蒸至溶液体积减少3/4～4/5。

所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其中，所述第一溶剂包括：N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚枫、甲基乙基酮、乙腈中的一种或多种；

所述第二溶剂包括：乙酸乙酯、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种。

一种如上任意一项所述的二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体在航天推进剂上的应用。

有益效果：本申请离子液体中阳离子采用苦参碱衍生物或金雀花碱衍生物，离子液体可以采用苦参碱或金雀花碱为原料(前驱体)合成，苦参碱和金雀花碱属于可再生的生物碱，具体地，苦参碱和金雀花碱均为植物来源的生物碱，而且植物来源的生物碱衍生离子液体毒性低，更加绿色。

附图说明

图1是甲基苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱图。

图2是苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱图。

图3是乙基苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱图。

图4是丙基苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱图。

图5a是本发明中离子液体的点火前的照片。

图5b是本发明中离子液体的点火后的照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图4，本发明提供了一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的一些实施例。

本发明的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，具体为基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体和基于二氰胺阴离子的金雀花碱衍生离子液体，基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体的结构通式为：

其中，R选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一。

基于二氰胺阴离子的金雀花碱衍生离子液体的结构通式为：

其中，R选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一。

具体地，本申请离子液体中阳离子采用苦参碱衍生物或金雀花碱衍生物，离子液体可以采用苦参碱或金雀花碱为原料(前驱体)合成，苦参碱和金雀花碱属于可再生的生物碱，具体地，苦参碱和金雀花碱均为植物来源的生物碱，而且植物来源的生物碱衍生离子液体毒性低，更加绿色。

苦参碱来源于豆科植物苦参的干燥根、植株、果实；金雀花碱来源于豆科槐属植物苦豆子的种子、豆棵槐属植物的种子、豆科野决明属植物披针叶黄华的全草、高山黄华的地上部分、野决明的地上部分、互生野决明、小叶野决明、紫藤的种子、豆科植物金雀花、豆科植物的茎皮、鹰爪豆等植物。豆科植物在我国分布广泛，种植面积大，具有丰富的资源分布。在豆科植物中提取苦参碱与金雀花碱历史永久、技术成熟，提取成本较低，相较于石油化工产业对环境污染小，更加绿色环保。且金雀花碱和苦参碱化合物中的氮原子均可实现季铵化，豆科植物自身能够将空气中的氮固定于自身，豆科植物来源的生物碱含氮量高，能够为离子液体火箭推进剂提供更高的能量来源。

由于苦参碱和金雀花碱均属于稠环烷烃，苦参碱中有四个六元环，金雀花碱中有一个吡啶六元环和一个桥环，桥环具体为二环，因此，本申请的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有一定的热稳定性。此外，苦参碱和金雀花中均有两个氮原子，本申请的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有一定的能量密度。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述R选自H、甲基、乙基、丙基之一。

具体地，基团R选自H、甲基、乙基、丙基之一，具体连接在苦参碱或金雀花碱中烷基氮原子上。苦参碱或金雀花碱有两个氮原子，分别为酰胺基氮原子和烷基氮原子。基团R连接在烷基氮原子，形成季铵离子。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的相转变温度小于-20℃，分解温度大于180℃。

具体地，传统离子液体的分解温度低于180℃，本申请的苦参碱或金雀花碱衍生自燃离子液体的分解温度大于180℃，可见，具有一定的热稳定性。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的密度比冲大于250s·g·cm^-3。

具体地，基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有一定的密度比冲，可以为火箭等航天器推进过程提供更多的能量。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的密度大于1.0g·cm^-3。

具体地，基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有一定的密度，其密度大于1.0g·cm^-3，即大于水的密度，密度更高则拥有更高的装填量。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体溶于水。

具体地，本申请的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有较好的水溶性。

本申请的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具有如下效果：

其一，本申请所合成的生物碱衍生自燃离子液体以植物来源的生物碱为原料，其来源具有可再生性。区别于石油化工来源的传统燃料与咪唑等传统离子液体，本申请生物碱衍生自燃离子液体来源可再生，毒性低，对于改善能源结构、保护生态环境具有积极作用；

其二，本申请所合成的生物碱衍生自燃离子液体相转变温度(T_g/T_m)低，低于-20℃，在室温下为液态，分解温度高于180℃，液程范围宽，可操作性强。

其三，生物碱具有环状结构，含氮量高，得到的离子液体密度在1.0g·cm^-3以上，优于传统的推进剂燃料偏二甲肼(0.79g·cm^-3)，说明具有比传统肼类推进剂更高的装填量。

基于上述任意一实施例所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，本发明还提供了一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法的较佳实施例：

按照生物碱的不同，本申请的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体具体分为基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体和基于二氰胺阴离子的金雀花碱衍生离子液体。

本发明实施例的基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体制备方法，包括以下步骤：

步骤A100、在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解苦参碱。

具体地，所述惰性气氛采用氮气、氩气、氦气中的至少一种。所述第一溶剂包括：N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚枫、甲基乙基酮、乙腈中的一种或多种。

步骤A200、在加热和超声条件下，加入卤化物，反应2～7天得到苦参碱卤盐溶液；其中，所述卤化物中卤素选自Cl、Br、I之一，所述卤化物中与卤素连接的基团选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一，所述预热搅拌的温度为50～120℃。

具体地，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10。优选地，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:4～8。所述超声的功率为200～800W。

步骤A300、对所述苦参碱卤盐溶液进行旋蒸后，加入第二溶剂，并经过过滤和烘干，得到苦参碱卤盐。

具体地，所述第二溶剂包括：乙酸乙酯、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种。所述旋蒸为旋蒸至溶液体积减少3/4～4/5。

步骤A400、采用蒸馏水溶解所述苦参碱卤盐和二氰胺银，并加热反应后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体；所述加热反应的温度为30～80℃，所述加热反应的时间为2～10h。

具体地，优选地，所述加热反应的温度为35～60℃，所述加热反应的时间为5～6h。

本发明实施例的基于二氰胺阴离子的金雀花碱衍生离子液体制备方法，包括以下步骤：

步骤B100、在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解金雀花碱。

步骤B200、在加热和超声条件下，加入卤代烃或卤化氢，反应2～7天得到金雀花碱卤盐溶液；其中，所述卤化物中卤素选自Cl、Br、I之一，所述卤化物中与卤素连接的基团选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一，所述预热搅拌的温度为60-130℃。

具体地，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10。优选地，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1：3～6。所述超声的功率为200～800W。

步骤B300、对所述金雀花碱卤盐溶液进行旋蒸后，加入第二溶剂，并经过过滤和烘干，得到金雀花碱卤盐。

步骤B400、采用蒸馏水溶解所述金雀花碱卤盐和二氰胺银，并加热反应后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的金雀花碱衍生离子液体；所述加热反应的温度为40-90℃，所述加热反应的时间为2～10h。

具体地，优选地，所述加热反应的温度为45～70℃，所述加热反应的时间为3-5h。

本申请以植物源可再生性的生物碱为阳离子前驱体，通过一步反应制备出生物碱季铵盐，然后通过复分解交换反应制备出基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体。而且制备方法简单，实验条件安全易得，无繁琐的后处理步骤。具体反应过程如下：

实施例1

S1、在氮气条件下，向三口烧瓶中加入4.96g(0.02mol)的苦参碱，加乙腈，升温至70℃，搅拌至完全溶解。

S2、保持加热，开启超声，超声功率设置为300W，向体系中滴加7.5mL(0.12mol)碘甲烷，继续反应3天。

S3、反应结束，旋蒸，使溶液减少至1/5，缓慢冷却至室温，加适量丙酮使产物析出，过滤，烘干，得到6.53g甲基苦参碱碘盐，其收率为83.67％。

S4、称取3.9g(0.01mol)甲基苦参碱碘盐和2.09g(0.012mol)二氰胺银，加适量蒸馏水，升温至40℃进行反应，反应4h。

S5、反应结束，过滤除去固体，收集滤液，真空条件下烘干，得到3.02g甲基苦参碱二氰胺离子液体，其收率为91.67％。

如图1所示，本实施例制备的甲基苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱(¹H NMR)数据如下，以氘代水(D₂O)为氘代试剂，其中δ4.79ppm是氘代水的溶剂峰，其他δ4.44-4.39ppm(dd，1H)，4.01-3.94ppm(m，1H)，3.74-3.72ppm(t，1H)，3.40-3.36ppm(m，4H)，3.33ppm(s，3H)，3.13-3.06ppm(t，1H)，2.45-2.26ppm(m，3H)，2.22-2.14ppm(m，3H)，2.11-2.05ppm(m，2H)，2.04-1.93ppm(m，2H)，1.90-1.81ppm(m，4H)，1.68-1.60ppm(m，1H)，1.47-1.37ppm(m，1H)均为甲基苦参碱二氰胺离子液体的特征峰。具体结构如下所示：

实施例2

S1、在氮气条件下，向三口烧瓶中加入4.96g(0.02mol)的苦参碱，加四氢呋喃，升温至50℃，搅拌至完全溶解。

S2、保持加热，开启超声，超声功率设置为800W，向体系中滴加氯化氢水溶液，其中氯化氢为0.12mol，继续反应2天。

S3、反应结束，旋蒸，使溶液减少至1/4，缓慢冷却至室温，加适量甲醇使产物析出，过滤，烘干，得到4.71g苦参碱氯盐，其收率为82.68％。

S4、称取2.85g(0.01mol)苦参碱氯盐和2.09g(0.012mol)二氰胺银，加适量蒸馏水，升温至35℃进行反应，反应6h。

S5、反应结束，得到苦参碱二氰胺离子液体，其收率为90.43％。

如图2所示，本实施例制备的苦参碱二氰胺离子液体的核磁氢谱(¹HNMR)数据如下，以氘代水(D₂O)为氘代试剂，其中δ4.79ppm是氘代水的溶剂峰，其他δ4.17-4.14ppm(dd，1H)，3.72-3.68ppm(m，1H)，2.97-2.93ppm(t，1H)，2.72-2.68ppm(m，2H)，2.35-2.21ppm(m，3H)，2.10-2.01ppm(m，3H)，1.91-1.88ppm(d，1H)，1.79-1.70ppm(m，2H)，1.59-1.40ppm(m，10H)均为苦参碱二氰胺离子液体的特征峰。具体结构如下所示：

实施例3

S1、在氩气条件下，向三口烧瓶中加入4.96g(0.02mol)的苦参碱，加N-甲基吡咯烷酮，升温至120℃，搅拌至完全溶解。

S2、保持加热，开启超声，超声功率设置为200W，向体系中滴加8.95mL(0.12mol)溴乙烷，继续反应5天。

S3、反应结束，旋蒸，使溶液减少至1/5，缓慢冷却至室温，加适量乙醇使产物析出，过滤，烘干，得到6.02g乙基苦参碱溴盐，其收率为84.23％。

S4、称取3.57g(0.01mol)乙基苦参碱溴盐和2.09g(0.012mol)二氰胺银，加适量蒸馏水，升温至50℃进行反应，反应5h。

S5、反应结束，得到乙基苦参碱二氰胺离子液体，其收率为85.77％。

如图3所示，本实施例制备的乙基苦参碱二氰胺离子液体核磁氢谱(¹HNMR)数据如下，以氘代水(D₂O)为氘代试剂，其中δ4.79ppm是氘代水的溶剂峰，其他δ4.45-4.42ppm(dd，1H)，3.71-3.67ppm(m，1H)，3.58ppm(s，1H)，3.44-3.39ppm(m，2H)，3.36-3.32ppm(m，1H)，3.11-3.04ppm(t，3H)，3.00ppm(s，1H)，2.90-2.85ppm(t，1H)，2.41-2.38ppm(m，1H)，2.35-2.29ppm(m，1H)，2.23-2.21ppm(m，1H)，2.15-2.13ppm(m，1H)，2.08-2.03ppm(m，2H)，1.89-1.62ppm(m，10H)，1.59-1.52ppm(m，1H)，1.33-1.30ppm(m，1H)均为乙基苦参碱二氰胺离子液体的特征峰。具体结构如下所示：

实施例4

S1、在氮气条件下，向三口烧瓶中加入4.96g(0.02mol)的苦参碱，加N,N-二甲基甲酰胺，升温至90℃，搅拌至完全溶解。

S2、保持加热，开启超声，超声功率设置为500W，向体系中滴加11.0mL(0.12mol)溴丙烷，继续反应3天。

S3、反应结束，旋蒸，使溶液减少至1/5，缓慢冷却至室温，加适量丙酮使产物析出，过滤，烘干，得到6.18g丙基苦参碱溴盐，其收率为83.21％。

S4、称取3.71g(0.01mol)丙基苦参碱溴盐和2.09g(0.012mol)二氰胺银，加适量蒸馏水，升温至60℃进行反应，反应4h。

S5、反应结束，得到丙基苦参碱二氰胺离子液体，其收率为60.21％。

如图4所示，本实施例制备的丙基苦参碱二氰胺离子液体核磁氢谱(¹HNMR)数据如下，以氘代水(D₂O)为氘代试剂，其中δ4.79ppm是氘代水的溶剂峰，其他δ4.43-4.40ppm(dd，1H)，3.67-3.63ppm(m，1H)，3.53ppm(s，1H)，3.40-3.36ppm(m，2H)，3.20-3.17ppm(m，1H)，3.04-2.97ppm(m，4H)，2.87-2.82ppm(t，1H)，2.39-2.36ppm(m，1H)，2.31-2.26ppm(m，1H)，2.20-2.18ppm(m，1H)，2.11-1.98ppm(m，3H)，1.83-1.49ppm(m，12H)，0.93-0.91ppm(t，2H)均为丙基苦参碱二氰胺离子液体的特征峰。具体结构如下所示：

实施例5

S1、在氮气条件下，向三口烧瓶中加入3.80g(0.02mol)的金雀花碱，加乙腈，升温至70℃，搅拌至完全溶解。

S3、反应结束，旋蒸，使溶液减少至1/5，缓慢冷却至室温，加适量丙酮使产物析出，过滤，烘干，得到5.47g甲基金雀花碱碘盐，其收率为82.34％。

S4、称取3.32g(0.01mol)甲基金雀花碱碘盐和2.09g(0.012mol)二氰胺银，加适量蒸馏水，升温至45℃进行反应，反应4h。

S5、反应结束，得到甲基金雀花碱二氰胺离子液体，其收率为89.54％。具体结构如下所示：

测试例1

对实施例1～5制备的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的相转变温度与热分解温度进行测定。

实验方法：差示扫描量热法(DSC)、热重量分析法(TGA)。

实验结果：

表1基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的相转变温度与热分解温度数据表

由表可见，本申请制备的5种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体相转变温度低于-20℃，在室温下为液态，分解温度高于180℃，热稳定性好。

测试例2

对实施例1～5制备的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的密度、粘度、水溶性进行测定。

实验方法：密度由高精度密度仪测定，粘度由粘度仪测定，水溶性由紫外可见分光光度仪测定。

实验结果：

表2基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的密度、粘度、水溶性数据表

由表可见，本申请制备的5种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体密度在1.0g·cm^-3以上，优于传统的推进剂燃料偏二甲肼(0.79g·cm^-3)。燃料的密度越高说明在给定的空间里，填充的燃料越多。同时较高的密度也代表着较高的密度比冲，从而可以为推进过程提供更多的能量。

测试例3

对实施例1～5制备的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的密度比冲进行测算。

实验方法：利用Gaussian 09软件计算离子液体的生成焓，依据密度和所得生成焓，采用软件EXPLO5 v6.02软件测算离子液体的密度比冲。

实验结果：

表3基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的密度比冲测算表

计算结果表明，本申请所合成的5种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的密度比冲均大于250s·g·cm^-3，远高于传统推进剂偏二甲肼(215.7s·g·cm^-3)，展现出卓越的应用潜力。

测试例4

对实施例1～5制备的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的点火能力进行测试。

实验方法：通过自点火测试装置，记录离子液体与100％硝酸接触后能否发生自发点火。

实验结果：

表4基于二氰胺阴离子的生物碱衍生自燃离子液体的点火能力统计表

结果显示，本申请所合成的5种离子材料均可以与100％硝酸发生自发点火，点火图如图5a和图5b所示。

基于上述任意一实施例所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，本发明还提供了一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体在航天推进剂上的应用的实施例：

具体地，基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体用于制备航天推进剂，具有如下效果：第一、毒性低；第二、原料可再生；第三、具有一定的热稳定性，更安全。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其特征在于，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的结构通式为：

其中，R选自H或者1～3个碳原子的直链烷基之一。

2.根据权利要求1所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其特征在于，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体中阳离子的前驱体采用苦参碱或金雀花碱；其中，所述苦参碱和所述金雀花碱均为植物来源的生物碱。

3.根据权利要求1所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其特征在于，所述R选自H、甲基、乙基、丙基之一。

4.根据权利要求3所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体，其特征在于，所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的相转变温度小于-20℃，分解温度大于180℃；

所述基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体溶于水；

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其特征在于，包括步骤：

在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解苦参碱；

采用蒸馏水溶解所述苦参碱卤盐和二氰胺银，并在30～80℃加热反应2～10h后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体。

或者，包括步骤：

在惰性气氛以及预热搅拌下，采用第一溶剂溶解金雀花碱；

采用蒸馏水溶解所述金雀花碱卤盐和二氰胺银，并在40～90℃加热反应2～10h后，经过过滤和干燥，得到基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体。

6.根据权利要求5所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其特征在于，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1:1～10。

7.根据权利要求6所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其特征在于，所述苦参碱和所述卤化物的摩尔比为1:4～8，所述金雀花碱和所述卤化物的摩尔比为1:3～6。

8.根据权利要求5所述的基于二氰胺阴离子的苦参碱衍生离子液体的制备方法，其特征在于，采用苦参碱为原料时，所述加热反应的温度为35～60℃，所述加热反应的时间为5～6h；采用金雀花碱为原料时，所述加热反应的温度为45～70℃，所述加热反应的时间为3～5h；

所述惰性气氛采用氮气、氩气、氦气中的至少一种；

所述超声的功率为200～800W；

所述旋蒸为旋蒸至溶液体积减少3/4～4/5。

9.根据权利要求5所述的基于二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括：N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚枫、甲基乙基酮、乙腈中的一种或多种；

10.一种如权利要求1-4任意一项所述的二氰胺阴离子的生物碱衍生离子液体在航天推进剂上的应用。