KR101912538B1 - 둔감성과 폭발성이 우수한 아졸계 이온성 액체 및 그의 용도 - Google Patents

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KR101912538B1
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김은경
박치현
이우재
김진보
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 둔감성과 폭발성이 우수한 아졸계 이온성 액체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 액체에 있어서, 상기 양이온은 아졸계 양이온 또는 상기 아졸계 양이온 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종의 아졸계 양이온을 링커에 의해 서로 연결된 형태의 비스 아졸계 양이온을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아졸계 이온성 액체로, 이는 높은 둔감성을 가지는 이온성 액체의 특징을 통해 보관이나 이동시 안전한 폭발물을 만들어 낼 수 있으며, 니트로화를 통해 높은 폭발속도와 폭발열을 지닐 수 있다. 또한 본 발명의 이온성 액체의 음이온을 또 다른 다양한 음이온들로 치환하여 폭발열을 두배 가까이 증대시킬 수 있다.

Description

둔감성과 폭발성이 우수한 아졸계 이온성 액체 및 그의 용도{INSENSITIVE EXPLOSIVE IONIC LIQUIDS OF AZOLIC MATERIALS AND USE THEREOF}
본 발명은 아졸계 이온성 액체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 둔감성과 폭발성이 우수한 아졸계 이온성 액체 및 에너지 물질로써 그의 용도에 관한 것이다.
현재 가장 널리 쓰이고 있는 용융화학 폭발물인 트리니트로톨루엔(trinitrotoluene, 이하 'TNT'라고도 함)은 높은 폭발열과 낮은 생산단가에 따른 장점으로 고성능 용융화학물질로써 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나 TNT는 장시간 보관시에 급격하게 떨어지는 폭발 성능과 안전성 저하의 문제점이 있다. 또한 독성물질로서 이를 안정하게 폐기하기 위해 막대한 비용이 들어간다는 단점이 있다..
따라서 TNT와 비슷하거나 보다 뛰어난 성능에, TNT보다 우수한 안정성을 가지며 장기간 보관시에도 성능이 저하되지 않으면서, 폐기시에도 저렴한 단가에 환경에 피해를 주지 않는 폭발물의 필요성이 요구되고 있다.
이와 같은 TNT의 대체 물질로서, 미국등록특허 제4958027호는 니트로벤젠이 포함된 이미다졸과 트리아졸계 화합물을 사용하여 폭발물질을 제조하는 것을 개시하고 있으며, 미국등록특허 제7304164호에서는 니트로화된 이미다졸의 합성법을 통해 용융 주조 폭약재료를 개시하고 있다. 그러나 이들은 이온성 액체가 아닌 단순한 아졸계 물질로서, 이들을 용융화학물질로써 쓰기 위해서는 적어도 70 내지 100℃ 온도 사이에서 폭발이나 발화가 아닌 용융이 되어야 하지만 상기 온도에서 이들을 용융시키는 것이 용이하지 않다. 또한 상온에서 액체가 아니라는 점 때문에 폭탄으로서 사용하기에 까다로운 문제가 있다.
또 다른 선행 기술로 미국등록특허 제6509473호는 아미노기가 치환된 트리아졸륨 염을 개시하고 있으나 이 물질은 상온에서 고체 상태로 용융화학물질로 사용하기에 적절하지 않다는 문제가 있다.
그리고 많은 연구들이 진행되어 가는 과정 중에 비휘발성이고, 우수한 열적 안정성을 갖고, 균일 충전이 가능한 화약을 개발하고자 하였으나, 여전히 제조가 용이하지 않고 합성단가가 높다는 단점이 있어서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 물질의 개발이 요구되고 있다.
미국등록특허 제4958027호 미국등록특허 제7304164호 미국등록특허 제6509473호
상기와 같은 점을 감안한 본 발명의 목적은 둔감성 및 폭발성이 우수한 아졸계 이온성 액체를 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 아졸계 이온성 액체를 포함하는 폭약을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 아졸계 이온성 액체를 포함하는 로켓 추진제를 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 아졸계 염을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은
양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 액체에 있어서,
상기 양이온은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 아졸계 양이온; 또는
상기 아졸계 양이온 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종의 아졸계 양이온 2개가 링커로 연결된 비스(bis) 아졸계 양이온인 것을 특징으로 하는 이온성 액체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112017081689105-pat00001
[화학식 2]
Figure 112017081689105-pat00002
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자; NO2; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 벤질기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 벤질기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 링커는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 질소, -CH2CH2OCH2CH2- 또는 테트라진이다.
상기 음이온은 Br-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3CF2SO2)2N-, Cl-, ClO4 -, PF6 -, NO3 -, 트리니트로메타나이드(trinitromethanide, TNM), CN-, BH2(CN)2 -, C(CN)3 -, N(CN)2-, 테노일트리플루오로아세톤(thenoyltrifluoroacetone, HTTA), 2,3-디니트로이미다졸레이트, 니트로이미다졸레이트, 니트로테트라졸레이트, 니트로트리아졸레이트, 아미노이미다졸레이트, 아미노트리아졸레이트, 아미노비스테트라졸레이트, 비스 테트라졸레이트 N-옥시 등 단일 또는 2개 고리구조 이상의 아졸레이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는 상기 아졸계 양이온의 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3 중 적어도 하나는 수소가 아니다.
또한 본 발명은 상기 이온성 액체를 포함하는 폭약을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 이온성 액체를 포함하는 로켓 추진제를 제공한다.
또한 본 발명은 하기 화학식 9의 아졸계 염을 제공한다.
[화학식 9]
A+X-
상기 A+는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 아졸계 양이온; 또는
상기 아졸계 양이온 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종의 아졸계 양이온 2개가 링커로 연결된 비스(bis) 아졸계 양이온이고
[화학식 1]
Figure 112017081689105-pat00003
[화학식 2]
Figure 112017081689105-pat00004
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자; NO2; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 벤질기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 벤질기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 링커는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 질소, -CH2CH2OCH2CH2- 또는 테트라진이고,
상기 X-는 Br-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3CF2SO2)2N-, Cl-, ClO4 -, PF6 -, NO3 -, 트리니트로메타나이드(trinitromethanide, TNM), CN-, BH2(CN)2 -, C(CN)3 -, N(CN)2-, 테노일트리플루오로아세톤(thenoyltrifluoroacetone, HTTA), 2,3-디니트로이미다졸레이트, 니트로이미다졸레이트, 니트로테트라졸레이트, 니트로트리아졸레이트, 아미노이미다졸레이트, 아미노트리아졸레이트, 아미노비스테트라졸레이트, 비스 테트라졸레이트 N-옥시 등 단일 또는 2개 고리구조 이상의 아졸레이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는 상기 아졸계 양이온의 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3 중 적어도 하나는 수소가 아니다.
바람직하게는 상기 아졸계 양이온의 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3 중 적어도 하나는 사이클로프로필 또는 사이클로부틸이다.
본 명세서에서 "알킬기"는 별도의 정의가 없는 한, 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 분지형, 시클로 알킬, 또는 직쇄형 일 수 있다. 알킬기는 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기일 수 있다. 알킬기는 브롬, 염소 요오드, 니트로, 비닐기 등으로 치환된 알킬기일 수 있다.
본 명세서에서 "아릴기"란 별도의 정의가 없는 한, 모노사이클릭 방향족 화합물 또는 융합된 방향족 고리들로 이루어진 폴리사이클릭 방향족 화합물을 의미한다. 아릴기는 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기일 수 있다. 아릴기는 하나이상의 질소, 산소, 황 등의 원자로 구성된 아릴기 일수 있다. 보다 구체적으로, 페닐기, 나프틸기, 피롤기, 이미다졸기 일 수 있다.
상기 링커는 예를 들면 하기와 같이 표시되는 기 중에서 선택되는 하나일 수 있다.
Figure 112017081689105-pat00005
,
Figure 112017081689105-pat00006
,
Figure 112017081689105-pat00007
본 발명에서 비스(bis) 아졸계 양이온은 대칭성 및 비대칭성 물질 모두 가능하다.
상기 양이온은 직접적으로 각각의 치환기에 니트로기(NO2)가 치환되어 니트로화가 된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 아졸계 양이온은 하기 화학식 3 내지 화학식 8로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017081689105-pat00008
[화학식 4]
Figure 112017081689105-pat00009
[화학식 5]
Figure 112017081689105-pat00010
[화학식 6]
Figure 112017081689105-pat00011
[화학식 7]
Figure 112017081689105-pat00012
[화학식 8]
Figure 112017081689105-pat00013
상기 식에서 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3는 화학식 1 또는 화학식 2에서 정의된 바와 같다.
본 발명에서 상기 화학식 9의 화합물은
1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-시클로부틸트리아졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-시클로펜틸트리아졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-시클로헥실트리아졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드,
1-에틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드,
1-메틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드,
1-부틸-3-(1-펜틸-3-부틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-에틸-3-(1-프로필-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-에틸-3-(1-펜틸-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-메틸-3-(1-메틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-메틸-3-(1-프로필-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-메틸-3-(1-펜틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드,
1-시클로펜틸-3-(1-메틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-시클로펜틸-3-(1-프로필-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-시클로펜틸-3-(1-펜틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-시클로부틸-3-(1-메틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-시클로부틸-3-(1-프로필-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-시클로부틸-3-(1-펜틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드,
1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트,
1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 나이트레이트,
1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸리움 트리니트로메타나이드,
1-부틸-3-시클로헥실이미다졸리움 시아나이드,
1-에틸-3-벤질이미다졸리움 퍼클로레이트,
1-부틸-3-에틸이미다졸리움 2,3-디나이트로이미다졸레이트,
1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 2-니트로이미다졸레이트,
1-부틸-3-벤질이미다졸리움 2-아미노테트라졸레이트,
1-부틸-3-에틸이미다졸리움 4-니트로트리아졸레이트,
1-부틸-3-트리니트로페닐이미다졸리움 브로마이드,
1-시클로부틸-3-디엔티이미다졸륨 디시안아마이드,
1-부틸-3-시클로프로필이미다졸륨 디시안아마이드,
1-부틸-3-시클로부틸이미다졸륨 디시안아마이드,
1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸륨 디시안아마이드,
1-부틸-3-시클로헥실이미다졸륨 디시안아마이드,
1-부틸-3-시클로부틸츠리아졸륨 디시안아마이드,
1-(1-엔-프로필)-3-(1-(1-엔-프로필)-3-메틸트리아졸륨)트리아졸륨 디(디시아노보레이트) 및
1-(1-엔-프로필)-3-시클로프로필트리아졸륨 디시아노보레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아졸계 염의 제조 방법은 반응기에 아졸계 화합물과 유기 용매를 넣고, 상기 아졸계 화합물과 할로겐 화합물을 몰 비가 1:1 내지 1:1.4가 되도록 할로겐 화합물을 넣고, 일정 온도에서 일정 시간 동안 반응시켜 중간체를 합성하는 제1단계; 및 상기 합성된 중간체를 수집하여 불순물을 제거한 후, 건조하여 아졸계 염을 획득하는 제2단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1단계는 상기 아졸계 화합물과 상기 유기 용매가 1:1의 부피비가 되도록 반응기에 넣을 수 있다.
또한, 상기 제1단계는 바람직하게는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성화 분위기에서 0℃ 내지 120℃ 온도로 3시간 내지 48시간 동안 반응을 수행하여 중간체를 합성할 수 있다.
상기 아졸계 화합물로는 이미다졸계 화합물 또는 트리아졸계 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 바람직하게 1-메틸 이미다졸(1-methyl imidazole), 1-에틸 이미다졸(1-etyl imidazole), 1-부틸 이미다졸(1-butyl imidazole), 1-메틸 트리아졸(1-methyl triazole), 1-에틸 트리아졸(1-ethyl triazole), 1-부틸 트리아졸(1-butyl triazole), 1-시클로부틸이미다졸(1-cyclobutylimidazole) 및 1-시클로펜틸이미다졸(1-cyclopentylimidazole) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 할로겐 화합물은 브로모에탄(bromoethane), 브로모시클로프로판(bromocyclopropane), 브로모시클로부탄(bromocyclobutane), 브로모시클로펜탄(bromocyclopentane), 브로모시클로헥산(bromocyclohexane), 벤질브로마이드(benzylbromide), 부틸브로마이드(butylbromide), 디브로모에탄(dibromoethane), 디브로모프로판(dibromopropane), 디브로모펜탄(dibromopentane), 브로모트리니트로톨루엔(bromo-trinitrotoluene; bromoTNT) 및 브로모디니트로톨루엔(bromo-dinitrotoluene; bromoDNT) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 제2단계 이후에, 상기 합성된 아졸계 염에 질산을 이용하여 상기 아졸계 염을 구성하는 아졸계 양이온의 수소원자를 니트로기(NO2)로 치환하는 니트로화 반응 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 아졸계 이온성 액체의 민감성은 4J이상이고, 70℃ 내지 100℃ 내에서 용융점을 가지고 있다.
또한 본 발명의 아졸계 이온성 액체는 폭약이나 추진제로 사용될 경우에 이온성으로 용융 충전 되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 간단한 공정을 통해 알킬기가 치환된 아졸계 이온성 액체를 제공하는 효과가 있다.
이런 이온성 액체를 니트로화시키게 되면 높은 폭발속도를 가진 물질들이 얻어질 수 있으며, 전구체로서는 아졸륨계 이온성 액체를 사용하기 때문에 제조 공정상 안전성을 극대화 할 수 있다.
상기 이온성 액체를 이용한 로켓 추진제, 또는 고성능 폭약을 제공하는 효과가 있다.
또한 비스계 아졸륨을 전구체로 사용하여 더 높은 생성열을 가지는 폭약을 제공하는 효과가 있다. 이러한 비스계 아졸륨 또한 니트로화를 시켜 고성능의 폭발성 물질들을 얻어낼 수 있다.
또한 본 발명은 이온성 액체 특성으로 비휘발성이고 무독성이기 때문에 기존의 TNT가 장기간 보관시에 열적 안정성과 성능이 저하 되고 유독한 물질이 배출 되는 문제까지 해결해 줄 수 있어 차세대 용융화약물질로 쓰일 수 있수 있다.
아울러 본 발명의 아졸계 이온성 액체는 폭발성 물질 이외에도 니트로화 되지 않은 아졸륨과 비스아졸륨 계열 이온성 액체는 민수분야에서 스마트 윈도우, 자가구동 전기변색 소자의 전해질로도 응용 가능하다.
본 발명은 낮은 반응성과 높은 폭발열을 가진 이미다졸륨과 비스 이미다졸륨계 이온성 액체 및 상기 이온성 액체의 니트로화에 관한 것으로, 이온성 액체 및 그 합성 방법을 제공한다.
또한 상기 이온성 액체를 포함하는 폭약을 제공한다.
또한 상기 이온성 액체를 포함하는 로켓 추진제를 제공한다.
본 발명은 높은 둔감성을 가지는 이온성 액체의 특징을 통해 안전한 폭약을 제공하고 나아가 니트로화를 통해 높은 폭속과 생성열을 지닌 폭약을 제공할 수 있다. 상기 제시한 고둔감성 및 높은 폭속을 지닌 이온성 액체는 또한 비휘발성 물질이고 무독성이기 때문에 기존의 TNT가 장기간 보관시에 열적 안정성과 성능이 저하 되고 유독한 물질이 배출 되는 문제점을 해결해 줄 수 있어 보다 효율적인 용융화약물질로 쓰일 수 있다.
본 발명의 이온성 액체의 작용기 및 중심구조를 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 Gaussian과 Explo5를 통해 1차 선별을 하였다. 또한, 선별된 이온성 액체 물질의 기초물성 분석과 그러한 물성들을 데이터 베이스화 하여서 물질의 구조를 최적화시켰다. 그 후 폭발열을 극대화하기 위해 기본적인 생성열과 폭발열이 큰 아졸계 물질들을 합성하였다.
아졸계 화합물을 양이온의 기본적인 골격 구조로 잡고 각각의 치환기를 니트로화 시켜 폭발열을 극대화할 수 있다.
또한 성능이 더 뛰어난 구조를 얻기 위하여 비스 아졸계 물질들을 합성하였다. 이때 비스 아졸계들은 앞서 합성한 1종 이상의 아졸계 양이온 두개를 이용하여 만드는데, 두 개의 아졸계 양이온을 이어주는 링커의 구조를 다르게 하여 원하는 물성을 얻을 수 있다.
본 발명은 아졸계 이온성 액체의 음이온으로 다양한 음이온을 사용하여 이온성 액체의 특성을 극대화 시킬 수 있다. 음이온의 치환 또한 실험에 앞서 가상 시뮬레이션을 통해 각각의 양이온과의 조합에 따른 폭발열과 생성열을 계산 해본 이후에 가장 적합한 특성을 지닌 음이온을 치환한다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
하기의 실시예에서 사용되는 시약 및 용매는 특별히 언급하지 않는 한 시그마 알드리치사(미국), TCI(일본), Acros(벨기에)에서 구매하여 사용하였다.
실시예에서 제조된 물질의 물성 측정은 하기에 정리하였다. 에너지 특성은 저위발열량(low-heating value, LHV)과 화학적 발화 실험 및 Explo5 프로그램을 통해 평가하였다.
저위발열량(LHV)은, C.H.N-2000 Elemental Analyzer(LECO.Co.,USA)와 AC600 Semi-auto Calorimeter.(LECO.Co., USA)를 이용하여 고위발열량(HHV)을 3회 반복 측정한 후, 다음과 같은 수학식 1을 통해 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112017081689105-pat00014
상기 수학식 1에서 LHV는 저위발열량(low-heating value) 값이고, HHV는 고위발열량(higher-heating value) 값을 나타낸다.
하기의 실시예에 명기된 폭속 값은 Explo 5를 통해 계산한 값이다. 별도로 공지의 화학종 250종에 대한 폭속 값을 대상으로 구조-특성 분석을 통해 폭속 예측 알고리즘을 확립한 후 이로부터 구한 예측값과 비교결과 하기 폭속값은 10%이내의 오차범위로 일치하는 것을 확인하였다.
실시예 1 : 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-ethylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모에탄(bromoethane)을 1-부틸이미다졸에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 110℃에서 2일간 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-ethylimidazolium bromide)를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 최종적으로 정제된 하기 화학식 10으로 표현되는 투명색의 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-ethylimidazolium bromide)를 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s, 1H), 7,05(s, 1H), 6.91(s, 1H), 3.73(m, 2H), 1.77(m, 2H), 1.33-1.4(m, 4H), 0.9-0.96(m, 6H)
C:46.36 H:7.35 N:12.02 Br:34.27
폭발성 Id 2 s 이상, 발화 되지 않음.
[화학식 10]
Figure 112017081689105-pat00015
실시예 2 : 1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclopropylimidazolium bromide)
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)을 넣어준 다음 브로모시클로프로판(bromocyclopropane)을 1-부틸이미다졸에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 60℃에서 24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 연한 투명색의 1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclopropylimidazolium bromide)를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 최종적으로 정제된 하기 화학식 12로 표현되는 투명색의 1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclopropylimidazolium bromide) 을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.46(s, 1H), 7.14(m, 1H), 7.05(m, 1H), 3.91-3.95(m, 2H), 0.96-0.77(t, 7H), 1.28-1.38(m, 2H),1.72-1.80(m,2H).
C:48.99 H:6.99 N:11.43 Br:32.59
저위발열량: 5700 kcal/kg
폭속 : 6256 m/s
[화학식 12]
Figure 112017081689105-pat00016
실시예 3 : 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모시클로부탄(bromocyclobutane)을 1-부틸이미다졸에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 105℃에서 36시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide)를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 최종적으로 정제된 하기 화학식 13으로 표현되는 투명색의 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide)을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49-7.65(m, 3H), 3.92-3.96(t, 2H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.73-1.90(m, 2H), 1.28-1.42(m, 8H), 0.76~0.38 (tri, 3H).
C:50.97 H:7.39 N:10.81 Br:30.83
저위발열량: 7040 kcal/kg
폭속 : 6286 m/s
[화학식 13]
Figure 112017081689105-pat00017
실시예 4 : 1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모시클로펜탄(bromocyclopentane)을 1-부틸이미다졸에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 130℃에서 18시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,5H), 1.28-1.45(m,3H), 1.77-1.81(m,2H), 1.86-2.02(m,6H), 4.37-4.45(m,2H),
C:52.75 H:7.75 N:10.25 Br:29.25
저위발열량: 5540 kcal/kg
폭속 : 6254 m/s
[화학식 14]
Figure 112017081689105-pat00018
실시예 5 : 1-부틸-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-cyclohexylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 bromocyclohexane을 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 120℃에서24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,3H), 1.28-1.77(m,13H), 1.77(m,2H), 3.73(m,2H),
C:54.36 H:8.07 N:9.75 Br:27.82
저위발열량:5190 kcal/kg
폭속 : 6259 m/s
[화학식 15]
Figure 112017081689105-pat00019
실시예 6 : 1-부틸-3-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-benzylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 bromocyclopropane을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 60℃에서 24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-cyclopropylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-cyclopropylimidazolium bromide 을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 6.82-7.75(m, 3H), 3.97-4.02(m, 2H), 1.44-1.59(m, 7H), 1.83-2.03(m, 1H).
C:44.26 H:6.04 N:12.9 Br:36.8
저위발열량: 6170 kcal/kg
폭속 : 6173 m/s
[화학식 16]
Figure 112017081689105-pat00020
실시예 7 : 1-에틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-cyclopropylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 bromocyclopropane을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 60℃에서 24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-cyclopropylimidazolium bromide 를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-cyclopropylimidazolium bromide 을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 6.82-7.75(m, 3H), 3.97-4.02(m, 2H), 1.44-1.59(m, 7H), 1.83-2.03(m, 1H).
C:44.26 H:6.04 N:12.9 Br:36.8
저위발열량: 7080 kcal/kg
폭속 : 6162 m/s
[화학식 17]
Figure 112017081689105-pat00021
실시예 8 : 1-에틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모시클로부탄(bromocyclobutane)을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 105℃에서 36시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-cyclobutylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-cyclobutylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 10.43-10.53(s, 1H), 7.60-7.65(m, 2H), 4.40-4.52(m, 2H), 4.24-4.26(m, 1H), 0.57-0.83(t, 3H), 1.59-1.65(m, 4H), 2.65-2.55(m, 2H).
C:46.77 H:6.54 N:12.12 Br:34.57
저위발열량: 5480 kcal/kg
폭속 : 6182 m/s
[화학식 18]
Figure 112017081689105-pat00022
실시예 9 : 1-에틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 bromocyclopentane을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 130℃에서 18시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-cyclopentylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.58-7.59(s, 1H), 7.44-7.46(m, 2H), 4.89-4.97(m, 1H), 4.46-4.53(m, 3H), 1.84-2.03(m, 4H), 1.63-1.80(t, 3H), 1.59-1.63(m, 4H).
C:48.99 H:6.99 N:11.43 Br:32.59
저위발열량: 5090 kcal/kg
폭속 : 6154 m/s
[화학식 19]
Figure 112017081689105-pat00023
실시예 10 : 1-에틸-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-cyclohexylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 bromocyclohexane을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 120℃에서24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m,3H), 1.28-1.77(m,14H), 3.73(m,2H)
C:50.97 H:7.39 N:10.81 Br:30.83
저위발열량: 4080 kcal/kg
폭속 : 6171 m/s
[화학식 20]
Figure 112017081689105-pat00024
실시예 11 : 1-에틸-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-benzylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-ethyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 benzylbromide을 1-ethyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 120℃에서 36시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-ethyl-3-benzylimidazolium bromide을 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-ethyl-3-benzylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.32-7.54(m, 8H) 1.32-1.39(t, 3H), 1.86-1.91(m, 2H), 4.27-4.33(t, 2H)
C:53.95 H:5.66 N:10.49 Br:29.91
저위발열량: 5750 kcal/kg
폭속 : 6885 m/s
[화학식 21]
Figure 112017081689105-pat00025
실시예 12 : 1-메틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-3-cyclopropylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-methyl imidazole과 넣어준 다음 bromocyclopropane을 1-methyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 60℃에서 24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 연한 투명색의 1-methyl-3-cyclopropylimidazolium bromide 를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-methyl-3-cyclopropylimidazolium bromide 을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 3.66-3.75(s, 3H), 6.88-7.69(m, 3H), 0.83-0.95(m, 4H), 1.83-2.02(m, 1H).
C:41.4 H:5.46 N:13.79 Br:39.35
저위발열량: 6870 kcal/kg
폭속 : 6123 m/s
[화학식 22]
Figure 112017081689105-pat00026
실시예 13 : 1-메틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-methyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모시클로부탄(bromocyclobutane)을 1-methyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 105℃에서 36시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-methyl-3-cyclobutylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-methyl-3-cyclobutylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s, 1H), 7,05(s, 1H), 6.91(s, 1H), 2.52-2.72(m, 4H), 1.91-2.18(m, 2H), 4.11-4.14(m, 1H).
C:44.26 H:6.04 N:12.9 Br:36.8
저위발열량:5410 kcal/kg
폭속 : 6152 m/s
[화학식 23]
Figure 112017081689105-pat00027
실시예 14 : 1-메틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-methyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 bromocyclopentane을 1-methyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 130℃에서 18시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-methyl-3-cyclopentylimidazolium bromide를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-methyl-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.18-7.55(m, 3H), 4.12-4.15(s, 3H), 1.75-1.82(m, 2H), 1.89-2.04(m, 4H), 2.34-2.41(m, 2H), 2.18(m, 1H).
C:46.77 H:6.54 N:12.12 Br:34.57
저위발열량: 4950 kcal/kg
폭속 : 6127 m/s
[화학식 24]
Figure 112017081689105-pat00028
실시예 15 : 1-메틸-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-3-cyclohexylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-methyl imidazole을 넣어준 다음 bromocyclohexane을 1-methyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 120℃에서24시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 연한 투명색의 1-methyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-methyl-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m,3H), 1.28-1.77(m,11H), 3.73(m,3H).
C:48.99 H:6.99 N:11.43 Br:32.59
저위발열량: 3780 kcal/kg
폭속 : 6145 m/s
[화학식 25]
Figure 112017081689105-pat00029
실시예 16 : 1-메틸-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-3-benzylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-methyl imidazole과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 benzylbromide을 1-methyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 120℃에서 36시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-methyl-3-benzylimidazolium bromide을 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-methyl-3-benzylimidazolium bromide을 얻었다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.32-7.54(m, 8H), 3.63(t, 3H), 1.86-1.91(m,2H)
C:52.19 H:5.18 N:11.07 Br:31.57
저위발열량: 5250 kcal/kg
폭속 : 6037 m/s
[화학식 26]
Figure 112017081689105-pat00030
실시예 17 : 1-부틸-4-에틸트리아졸리움 브로마이드(1-butyl-4-ethyltriazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1H-1,2,4-triazole과 THF을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 butylbromide을 1H-1,2,4-triazole에 몰 비가 1:1.4이 되도록 넣어준다. 추가로 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene또한 몰 비가 1:1.2이 되도록 넣어준다. 이후 0℃에서 12시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Chloroform을 이용해 추출한 후, 용매를 제거하고, THF와 필터를 이용해 고체를 제거한다. 그 후, Ethyl Ether과 물을 이용해 추가로 추출하여 1-butyltriazole을 얻는다. 그 후, Bromoethane을 1-butyltriazole과 몰 비로 1:1.2이 되도록 넣어준 후, 용매를 사용하지 않고 상온에서 하루 동안 반응 시킨 후, 70℃에서 하루 동안 추가로 반응시켜 1-butyl-4-ethyltriazolium bromide을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 11.45-11.55(s, 1H), 9.30-9.41(s, 1H), 4.50-4.60(t, 2H), 4.44-4.46(t, 2H), 1.82-1.97(m, 2H), 1.60-1.68(m, 2H), 1.24-1.33(t, 3H), 0.85-0.99(t, 3H)
C:41.04 H:6.89 N:34.13 Br:17.95
저위발열량 : 4075 kcal/kg,
폭속 : 6608m/s
[화학식 27]
Figure 112017081689105-pat00031
Br-
실시예 18 : 1-부틸-4-시클로부틸트리아졸리움 브로마이드(1-butyl-4-cyclobutyltriazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1H-1,2,4-triazole과 THF을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 butylbromide을 1H-1,2,4-triazole에 몰 비가 1:1.4이 되도록 넣어준다. 추가로 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene또한 몰 비가 1:1.2이 되도록 넣어준다. 이후 0℃에서 12시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Chloroform을 이용해 추출한 후, 용매를 제거하고, THF와 필터를 이용해 고체를 제거한다. 그 후, Ethyl Ether과 물을 이용해 추가로 추출하여
1-butyltriazole을 얻는다. 그 후, 브로모시클로부탄(bromocyclobutane)을 1-butyltriazole과 몰 비로 1:1.2이 되도록 넣어준 후, 용매를 사용하지 않고 상온에서 하루 동안 반응 시킨 후, 70℃에서 하루 동안 추가로 반응시켜 1-butyl-4-cyclobutyltriazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 11.49-11.51(s, 1H), 9.10-9.12(s, 1H), 4.40-4.30(t, 1H), 4.00-4.07(t, 2H), 2.28-2.43(t, 2H), 1.88-1.91(t, 1H), 1.66-1.79(m, 2H), 1.10-1.24(t, 2H) 0.77-0.83(t, 3H).
C:46.16 H:6.97 N:16.15 Br:30.71
저위발열량 : 4224 kcal/kg,
폭속 : 6769m/s
[화학식 28]
Figure 112017081689105-pat00032
실시예 19 : 1-부틸-4-시클로펜틸트리아졸리움 브로마이드(1-butyl-4-cyclopentyltriazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1H-1,2,4-triazole과 THF을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 butylbromide을 1H-1,2,4-triazole에 몰 비가 1:1.4이 되도록 넣어준다. 추가로 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene또한 몰 비가 1:1.2이 되도록 넣어준다. 이후 0℃에서 12시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Chloroform을 이용해 추출한 후, 용매를 제거하고, THF와 필터를 이용해 고체를 제거한다. 그 후, Ethyl Ether과 물을 이용해 추가로 추출하여 1-butyltriazole을 얻는다.
그 후, Bromocyclopentane을 1-butyltriazole과 몰 비로 1:1.2이 되도록 넣어준 후, 용매를 사용하지 않고 상온에서 하루 동안 반응 시킨 후, 70℃에서 하루 동안 추가로 반응시켜 1-butyl-4-cyclopentyltriazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 10.31-10.33(s, 1H), 8.41-8.43(s, 1H), 4.41-4.55(t, 2H), 1.80-2.10(t, 1H), 1.27-1.37(m, 4H), 0.88-0.95(t,4 H).
C:48.18 H:7.35 N:15.32 Br:29.14
저위발열량 : 4176 kcal/kg
폭속 : 6804 m/s
[화학식 29]
Figure 112017081689105-pat00033
Br-
실시예 20 : 1-부틸-4-시클로헥실트리아졸리움 브로마이드(1-butyl-4-cyclohexyltriazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1H-1,2,4-triazole과 THF을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 butylbromide을 1H-1,2,4-triazole에 몰 비가 1:1.4이 되도록 넣어준다. 추가로 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene또한 몰 비가 1:1.2이 되도록 넣어준다. 이후 0℃에서 12시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Chloroform을 이용해 추출한 후, 용매를 제거하고, THF와 필터를 이용해 고체를 제거한다. 그 후, Ethyl Ether과 물을 이용해 추가로 추출하여 1-butyltriazole을 얻는다.
그 후, Bromocyclohexane을 1-butyltriazole과 몰 비로 1:1.2 이 되도록 넣어준 후, 용매를 사용하지 않고 상온에서 하루 동안 반응 시킨 후, 70℃에서 하루 동안 추가로 반응시켜 1-butyl-4-cyclohexyltriazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 10.21-10.33(s, 1H), 9.45-9.55(s, 1H), 5.56-5.62(t, 1H), 4.19-4.25(t, 2H), 1.85-2.10(m, 10H), 1.53-1.58(m, 2H), 1.25-1.48(m, 2H), 0.87-0.95(t, 3H).
C:50.01 H:7.69 N:14.58 Br:27.72
저위발열량 : 4122 kcal/kg
폭속 : 6842 m/s
[화학식 30]
Figure 112017081689105-pat00034
Br-
실시예 21 : 1-부틸-4-니트로-3-에틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-4-nitro-3-tehylimidazolium bromide) 합성
트리플루오로아세트산 무수물(trifluoroacetic anhydride; (CF3CO)2O) 10ml에 화학식 10의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 방울형태로 균일하게 떨어트려(dropwise) 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제(purify)시켜 1-butyl-4-nitro-3-ethylimidazolium bromide 을 얻는다
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s, 1H), 7.05(s, 1H), 3.73(m, 2H), 1.77(m, 2H), 1.33-1.4(m, 4H), 0.9-0.96(m, 6H)
C:38.86 H:5.8 N:15.11 Br:28.73 O:11.5
저위발열량 : 3613 kcal/kg
폭속 : 7202m/s
[화학식 31]
Figure 112017081689105-pat00035
실시예 22 : 1-부틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 12의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-butyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide 을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.46(s, 1H), 7.14(m, 1H), 3.91-3.95(m, 2H), 0.96-0.77(t, 7H), 1.28-1.38(m, 2H), 1.72-1.80(m, 2H).
C:41.39 H:5.56 N:14.48 Br:27.54 O:11.03
저위발열량 : 3792 kcal/kg
폭속 : 7202 m/s
[화학식 32]
Figure 112017081689105-pat00036
실시예 23 : 1-부틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 13의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-butyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49-7.65(m, 2H), 3.92-3.96(t, 2H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.73-1.90(m, 2H), 1.28-1.42(m, 8H), 0.76-0.38 (tri, 3H).
C:43.43 H:5.96 N:13.81 Br:26.27 O:10.52
저위발열량 : 3764 kcal/kg
폭속 : 7095 m/s
[화학식 33]
Figure 112017081689105-pat00037
실시예 24 : 1-부틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 14의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-butyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m, 2H), 0.81-0.99(m, 5H), 1.28-1.45(m, 3H), 1.77-1.81(m, 2H), 1.86-2.02(m, 6H), 4.37-4.45(m, 2H)
C:45.29 H:6.34 N:13.21 Br:25.11 O:10.06
저위발열량 : 3729 kcal/kg
폭속 : 7120 m/s
[화학식 34]
Figure 112017081689105-pat00038
실시예 25 : 1-부틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-butyl1-butyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 15의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-butyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m, 2H), 0.81-0.99(m, 3H), 1.28-1.77(m, 13H), 1.77(m, 2H), 3.73(m, 2H).
C:47 H:6.67 N:12.65 Br:24.05 O:9.63
저위발열량 : 3688 kcal/kg
폭속 : 7149m/s
[화학식 35]
Figure 112017081689105-pat00039
실시예 26 : 1-부틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 16의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-butyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.32-7.54 (m, 8H), 0.89-0.96(t, 3H), 1.32-1.39(m, 2H), 1.86-1.91(m, 2H), 4.27-4.33(t, 2H)
C:49.42 H:5.33 N:12.35 Br:23.49 O:9.41
저위발열량 : 4176 kcal/kg
폭속 : 6803m/s
[화학식 36]
Figure 112017081689105-pat00040
실시예 27 : 1-에틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 17의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-ethyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 6.82-7.75(m, 2H), 3.97-4.02(m, 2H), 1.44-1.59(m, 7H), 1.83-2.03(m, 1H).
C:36.66 H:4.61 N:16.03 Br:30.49 O:12.21
저위발열량 : 3816kcal/kg
폭속 : 7059m/s
[화학식 37]
Figure 112017081689105-pat00041
실시예 28 : 1-에틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 18의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-ethyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.60-7.65(m, 2H), 4.40-4.52(m, 2H), 4.24-4.26(m, 1H), 0.57-0.83(t, 3H), 1.59-1.65(m, 4H), 2.65-2.55(m, 2H).
C:39.15 H:5.11 N:15.22 Br:28.94 O:11.59
저위발열량 : 3810 kcal/kg
폭속 : 7063m/s
[화학식 38]
Figure 112017081689105-pat00042
실시예 29 : 1-에틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
((CF3CO)2O 10ml에 화학식 19의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-ethyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):d = 7.44-7.46(m,2H), 4.89-4.97(m,1H), 4.46-4.53(m,3H), 1.84-2.03(m,4H), 1.63-1.80(t,3H), 1.59-1.63(m,4H).
C:41.39 H:5.56 N:14.48 Br:27.54 O:11.03
저위발열량 : 3792 kcal/kg
폭속 : 7076m/s
[화학식 39]
Figure 112017081689105-pat00043
실시예 30 : 1-에틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 20의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-ethyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m,2H), 1.28-1.77(m,14H), 3.73(m,2H),
C:43.43 H:5.96 N:13.81 Br:26.27 O:10.52
저위발열량 : 3764 kcal/kg
폭속 : 7095m/s
[화학식 40]
Figure 112017081689105-pat00044
실시예 31 : 1-에틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 21의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-ethyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.32-7.54 (m, 7H) 1.32-1.39(t,3H), 1.86-1.91(m,2H), 4.27-4.33(t,2H)
C:46.17 H:4.52 N:13.46 Br:25.6 O:10.25
저위발열량 : 4329kcal/kg
폭속 : 6695m/s
[화학식 41]
Figure 112017081689105-pat00045
실시예 32 : 1-메틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 22의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-methyl-4-nitro-3-cyclopropylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 3.66-3.75(s, 3H), 6.88-7.69(m, 2H), 0.83-0.95(m, 4H), 1.83-2.02(m, 1H).
C:33.89 H:4.06 N:16.94 Br:12.9 O:32.21
저위발열량 : 3806 kcal/kg
폭속 : 7066m/s
[화학식 42]
Figure 112017081689105-pat00046
실시예 33 : 1-메틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 23의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 ((CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-methyl-4-nitro-3-cyclobutylimidazolium bromide을 얻는다
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,1H),7,05(s,1H), 2.52-2.72(m,4H), 1.91-2.18(m,2H), 4.11-4.14(m,1H).
C:36.66 H:4.61 N:16.03 Br:30.49 O:12.21
저위발열량 : 3816 kcal/kg
폭속 : 7059m/s
[화학식 43]
Figure 112017081689105-pat00047
실시예 34 : 1-메틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 24의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1- 1-methyl-4-nitro-3-cyclopentylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.18-7.55(m, 2H), 4.12-4.15(s, 3H), 1.75-1.82(m, 2H), 1.89-2.04(m, 4H), 2.34-2.41(m, 2H), 2.18(m, 1H).
C:39.15 H:5.11 N:15.22 Br:28.94 O:11.59
저위발열량 : 3810 kcal/kg
폭속 : 7063m/s
[화학식 44]
Figure 112017081689105-pat00048
실시예 35 : 1-메틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 25의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-methyl-4-nitro-3-cyclohexylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.39-7.43(m,2H), 1.28-1.77(m,11H), 3.73(m,3H),
C:41.39 H:5.56 N:14.48 Br:27.43 O:11.03
저위발열량 : 3792 kcal/kg
폭속 : 7076m/s
[화학식 45]
Figure 112017081689105-pat00049
실시예 36 : 1-메틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드(1-methyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide) 합성
(CF3CO)2O 10ml에 화학식 26의 화합물(17mmol) 을 냉탕에서 반응 시킨다. 1시간 뒤 질산 3ml을 dropwise로 넣어주고 다시 식혀준다. 12시간동안 반응 후 (CF3CO)2O와 질산을 증발시켜 제거하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제시켜 1-methyl-4-nitro-3-benzylimidazolium bromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.32-7.54 (m, 7H), 3.63(t, 3H), 1.86-1.91(m,2H)
C:44.31 H:4.06 N:14.09 Br:26.8 O:10.73
저위발열량 : 4406 kcal/kg
폭속 : 6641m/s
[화학식 46]
Figure 112017081689105-pat00050
실시예 37 : 1-부틸-3-(1-메틸-3-부틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-butyl-3-(1-methyl-3-butylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-butyltriazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-butyl-3-(1-methyl-3-butylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.77(m,4H), 1.33-1.4(m,6H), 0.9-0.96(m,6H)
C:36.81 H:5.7 N:19.81 Br:37.67
저위발열량 : 3290 kcal/kg
폭속 : 7431m/s
[화학식 47]
Figure 112017081689105-pat00051
실시예 38 : 1-부틸-3-(1-프로필-3-부틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-butyl-3-(1-propyl-3-butylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-butyltriazole(10mmol)과 dibromopropane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-butyl-3-(1-propyl-3-butylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.77(m,4H), 1.33-1.4(m,10H), 0.9-0.96(m,6H)
C:39.84 H:6.24 N:18.58 Br:35.34
저위발열량 : 3187 kcal/kg
폭속 : 7504m/s
[화학식 48]
Figure 112017081689105-pat00052
실시예 39 : 1-부틸-3-(1-펜틸-3-부틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-butyl-3-(1-pentyl-3-butylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-butyltriazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-butyl-3-(1-pentyl-3-butylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3,ppm):d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.77(m,4H), 1.33-1.4(m,14H), 0.9-0.96(m,6H)
C:42.51 H:6.72 N:17.5 Br:33.27
저위발열량 : 3075 kcal/kg
폭속 : 7584m/s
[화학식 49]
Figure 112017081689105-pat00053
실시예 40 : 1-에틸-3-(1-메틸-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-ethyl-3-(1-methyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-ethyltriazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-ethyl-3-(1-methyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.51-1.4(m,8H)
C:29.37 H:4.38 N:22.83 Br:43.42
저위발열량 : 3444kcal/kg
폭속 : 7322m/s
[화학식 50]
Figure 112017081689105-pat00054
실시예 41 : 1-에틸-3-(1-프로필-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-ethyl-3-(1-propyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-ethyltriazole(10mmol)과 dibromopropane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-ethyl-3-(1-propyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.51-1.4(m,12H)
C:33.35 H:5.09 N:21.22 Br:40.34
저위발열량 : 3378kcal/kg
폭속 : 7369m/s
[화학식 51]
Figure 112017081689105-pat00055
실시예 42 : 1-에틸-3-(1-펜틸-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-ethyl-3-(1-pentyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-ethyltriazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-ethyl-3-(1-pentyl-3-ethylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,4H), 1.51-1.4(m,16H)
C:36.81 H:5.7 N:19.81 Br:37.67
저위발열량 : 3290 kcal/kg
폭속 : 7431m/s
[화학식 52]
Figure 112017081689105-pat00056
실시예 43 : 1-메틸-3-(1-메틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-methyl-3-(1-methyl-3-methylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-methyltriazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-methyl-3-(1-methyl-3-methylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,6H), 1.51-1.4(m,2H)
C:24.73 H:3.56 N:24.72 Br:47
저위발열량 : 3476 kcal/kg
폭속 : 7300m/s
[화학식 53]
Figure 112017081689105-pat00057
실시예 44 : 1-메틸-3-(1-프로필-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-methyl-3-(1-propyl-3-methylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-methyltriazole(10mmol)과 dibromopropane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-methyl-3-(1-propyl-3-methylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,6H), 1.51-1.4(m,6H)
C:29.37 H:4.38 N:22.83 Br:43.42
저위발열량 : 3444 kcal/kg
폭속 : 7322m/s
[화학식 54]
Figure 112017081689105-pat00058
실시예 45 : 1-메틸-3-(1-펜틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드(1-methyl-3-(1-pentyl-3-methylltriazole)triazole dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-methyltriazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-methyl-3-(1-pentyl-3-methylltriazole)triazole dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,2H),7,05(s,2H), 3.73(m,6H), 1.51-1.4(m,10H)
C:33.35 H:5.09 N:21.22 Br:40.34
저위발열량 : 3378kcal/kg
폭속 : 7369m/s
[화학식 55]
Figure 112017081689105-pat00059
실시예 46 : 1-시클로펜틸-3-(1-메틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclopentyl-3-(1-methyl-3-cyclopentylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclopentylimidazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclopentyl-3-(1-methyl-3-cyclopentylimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.39-7.43(m,6H), 2.08-1.83(m,8H), 1.56-1.46(m,10H), 3.71(m,2H)
C:45.76 H:5.87 N:12.56 Br:35.81
저위발열량 : 3500 kcal/kg
폭속 : 7282m/s
[화학식 56]
Figure 112017081689105-pat00060
실시예 47 : 1-시클로펜틸-3-(1-프로필-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclopentyl-3-(1-propyl-3-cyclopentylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclopentylimidazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclopentyl-3-(1-propyl-3-cyclopentyllimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.39-7.43(m,6H), 2.08-1.83(m,8H), 1.56-1.46(m,14H), 3.71(m,2H)
C:48.142 H:6.38 N:11.81 Br:33.7
저위발열량 : 3365 kcal/kg
폭속 : 7378m/s
[화학식 57]
Figure 112017081689105-pat00061
실시예 48 : 1-시클로펜틸-3-(1-펜틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclopentyl-3-(1-pentyl-3-cyclopentylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclopentylimidazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclopentyl-3-(1-pentyl-3-cyclopentyllimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.39-7.43(m,6H), 2.08-1.83(m,8H), 1.56-1.46(m,18H), 3.71(m,2H)
C:50.21 H:6.82 N:11.15 Br:31.81
저위발열량 : 3225 kcal/kg
폭속 : 7477m/s
[화학식 58]
Figure 112017081689105-pat00062
실시예 49 : 1-시클로부틸-3-(1-메틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclobutyl-3-(1-methyl-3-cyclobutylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclobutylimidazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclobutyl-3-(1-methyl-3-cyclobutylimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49-7.65(m, 6H), 4.16(m,2H), 2.53-2.28(m,8H), 2.01-1.91(m,4H), 1.56-1.46(m,2H)
C:43.08 H:5.3 N:13.4 Br:38.22
저위발열량 : 3631 kcal/kg
폭속 : 7190m/s
[화학식 59]
Figure 112017081689105-pat00063
실시예 50 : 1-시클로부틸-3-(1-프로필-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclobutyl-3-(1-propyl-3-cyclobutylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclobutylimidazole(10mmol)과 dibromopropane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclobutyl-3-(1-propyl-3-cyclobutyllimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49-7.65(m, 6H), 4.16(m,2H), 2.53-2.28(m,8H), 2.01-1.91(m,4H), 1.56-1.46(m,6H)
C:45.76 H:5.87 N:12.56 Br:35.81
저위발열량 : 3500 kcal/kg
폭속 : 7282m/s
[화학식 60]
Figure 112017081689105-pat00064
실시예 51 : 1-시클로부틸-3-(1-펜틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드(1-cyclobutyl-3-(1-pentyl-3-cyclobutylimidazolium)imidazolium dibromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-cyclobutylimidazole(10mmol)과 dibromopentane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 1-cyclobutyl-3-(1-pentyl-3-cyclobutyllimidazolium)imidazolium dibromide을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49-7.65(m, 6H), 4.16(m,2H), 2.53-2.28(m,8H), 2.01-1.91(m,4H), 1.56-1.46(m,10H)
C:48.12 H:6.38 N:11.81 Br:33.7
저위발열량 : 3365 kcal/kg
폭속 : 7378m/s
[화학식 61]
Figure 112017081689105-pat00065
아래의 실시예 52 내지 실시예 66에서는 상기 실시예 1에서 합성된 이온성 액체인 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-ethylimidazolium bromide)에서 음이온인 Br-을 다른 다양한 음이온으로 치환하는 방법을 상세히 설명한다.
실시예 52 : 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 비스트리플로로메틸술포닐이미드(1-butyl-3-ethylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide; 1-butyl-3-ethylimidazolium TFSI) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 LiTFSI(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium TFSI을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm):d = 7.49(s,1H),7,05(s,1H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:30.48 H:3.95 N:9.7 Br:0 O:14.77 S:14.89 F:26.3
저위발열량 : 3768 kcal/kg
폭속 : 7093m/s
[화학식 62]
Figure 112017081689105-pat00066
Figure 112017081689105-pat00067
실시예 53 : 1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(1-butyl-3-cyclopropylimidazolium PF6) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclopropylimidazolium bromide(10mmol)와 LiPF6(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclopropylimidazolium PF6을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): δ = 7.46(s, 1H), 7.14(m, 1H), 7.05(m, 1H), 3.91-3.95(m, 2H), 0.96-0.77(t, 7H), 1.28-1.38(m, 2H),1.72-1.80(m,2H).
C:38.72 H:5.52 N:9.03 F:36.75 P:9.98
저위발열량 : 4854 kcal/kg
폭속 : 6323m/s
[화학식 63]
Figure 112017081689105-pat00068
실시예 54 : 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 나이트레이트(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium NO3) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide(10mmol)와 LiNO3(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium NO3을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): δ = 7.49-7.65(m, 3H), 3.92-3.96(t, 2H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.73-1.90(m, 2H), 1.28-1.42(m, 8H), 0.76~0.38 (tri, 3H).
C:54.76 H:7.94 N:17.41 O:19.89
저위발열량 : 3606 kcal/kg
폭속 : 7207m/s
[화학식 64]
Figure 112017081689105-pat00069
실시예 55 : 1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸리움 트리니트로메타나이드(1-butyl-3-cyclopentylimidazolium TNM) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium bromide(10mmol)와 LiTNM(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium TNM을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,5H), 1.28-1.45(m,3H), 1.77-1.81(m,2H), 1.86-2.02(m,6H), 4.37-4.45(m,2H),
C:45.48 H:6.17 N:20.40 O:27.96
저위발열량 : 2522 kcal/kg
폭속 : 7975m/s
[화학식 65]
Figure 112017081689105-pat00070
실시예 56 : 1-부틸-3-시클로헥실이미다졸리움 시아나이드(1-butyl-3-cyclohexylimidazolium cynide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium bromide(10mmol)와 LiCN (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium CN을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): δ = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,3H), 1.28-1.77(m,13H), 1.77(m,2H), 3.73(m,2H),
C:72.06 H:9.93 N:18.01
저위발열량 : 4696kcal/kg
폭속 : 6435m/s
[화학식 66]
Figure 112017081689105-pat00071
실시예 57 : 1-에틸-3-벤질이미다졸리움 퍼클로레이트(1-ethyl-3-benzylimidazolium ClO4) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-ethyl-3-benzylimidazolium bromide(10mmol)와 LiClO4(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-ethyl-3-benzylimidazolium ClO4을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): δ = 7.32-7.54 (m, 8H) 1.32-1.39(t,3H), 1.86-1.91(m,2H), 4.27-4.33(t,2H)
C:50.27 H:5.27 N:9.77 O:22.32 Cl:12.37
저위발열량 : 3796 kcal/kg
폭속 : 7072m/s
[화학식 67]
Figure 112017081689105-pat00072
실시예 58 : 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 트리시아노메타나이드(1-butyl-3-ethylimidazolium tricyanomethanide; 1-butyl-3-ethylimidazolium C(CN)3) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 LiC(CN)3(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium C(CN)3을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3,ppm):d = 7.49(s,1H),7,05(s,1H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:64.17 H:7.04 N:28.78
저위발열량 : 4512 kcal/kg
폭속 : 6565m/s
[화학식 68]
Figure 112017081689105-pat00073
Figure 112017081689105-pat00074
실시예 59 : 1-부틸-3-에틸트리아졸리움 HBTA(1-butyl-3-ethytriazolium Hydrogenbis(tetrazole)amine) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethyltriazolium bromide(10mmol)와 LiHTTA (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethyltriazolium HTTA을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 11.45-11.55(s, 1H), 9.30-9.41(s,1H), 4.50-4.60(t,2H), 4.44-4.46(t,2H), 1.82-1.97(m,2H), 1.60-1.68(m,2H), 1.24-1.33(t,3H),0.85-0.99(t,3H)
C:39.34 H:5.61 N:55.05
저위발열량 : 2581 kcal/kg
폭속 : 7933m/s
[화학식 69]
Figure 112017081689105-pat00075
실시예 60 : 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 2,3-디나이트로이미다졸레이트(1-butyl-3-ethylimidazolium 2,3-dinitroimidazolate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 LiDNim (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium 2,3-dinitroimidazolate을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,2H),7,05(s,1H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:46.45 H:5.85 N:27.08 O:20.62
저위발열량 : 2829 kcal/kg
폭속 : 7758m/s
[화학식 70]
Figure 112017081689105-pat00076
실시예 61 : 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 2-니트로이미다졸레이트(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium 2-nitroimidazolate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide(10mmol)와 LiMNim (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium 2-nitroimidazolate을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49-7.65(m, 3H), 3.92-3.96(t, 2H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.73-1.90(m, 2H), 1.28-1.42(m, 8H), 0.76~0.38 (tri, 3H).
C:57.71 H:7.27 N:24.04 O:10.98
저위발열량 : 3637 kcal/kg
폭속 : 7185m/s
[화학식 71]
Figure 112017081689105-pat00077
실시예 62 : 1-부틸-3-벤질이미다졸리움 2-아미노테트라졸레이트(1-butyl-3-benzylimidazolium 2-aminotetrazolate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-benzylimidazolium bromide(10mmol)와 lithium aminotetrazolate (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-benzylimidazolium 2-aminotetrazolate을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): δ = 7.32-7.54 (m, 8H), 0.89-0.96(t,3H), 1.32-1.39(m,2H), 1.86-1.91(m,2H), 4.27-4.33(t,2H)
C:60.18 H:7.07 N:32.75
저위발열량 : 3804 kcal/kg
폭속 : 7067m/s
[화학식 72]
Figure 112017081689105-pat00078
실시예 63 : 1-부틸-3-에틸이미다졸리움 4-니트로트리아졸레이트(1-butyl-3-ethylimidazolium 4-nitrotriazolate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 LiMNtri (11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium 4-nitrotriazolate을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,1H),7,05(s,1H),6.91(s,2H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:49.61 H:6.81 N:31.56 O: 12.02
저위발열량 : 3196 kcal/kg
폭속 : 7498m/s
[화학식 73]
Figure 112017081689105-pat00079
실시예 64 :1-부틸-3-에틸이미다졸리움 4-니트로트리아졸레이트(1-butyl-3-ethylimidazolium dinitromethylate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 물(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 Lidinitromethylate(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium dinitromethylate을 얻는다.
1H NMR(400 MHz, CDCl3, ppm): d = 7.49(s,1H),7,05(s,2H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:46.50 H:7.02 N:21.69 O: 24.78
저위발열량 : 3027kcal/kg
폭속 : 7617m/s
[화학식 74]
Figure 112017081689105-pat00080
실시예 65 : 1-부틸-3-트리니트로페닐이미다졸리움 브로마이드(1-butyl-3-trinitropenylimidazolium bromide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후에 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)과 톨루엔(toluene)을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 브로모 트리니트로벤젠을 1-부틸이미다졸(1-butyl imidazole)에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 110℃에서 2일간 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 연한 투명색의 1-butyl-3-tntimidazolium bromide 를 아세토니트릴(acetonitrile)에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-부틸-3-트리니트로페닐이미다졸리움 브로마이드을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, ppm): d = 9.5(s,2H), 7.49(s,1H),7,05(s,1H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,2H), 0.9-0.96(m,3H)
C, 37.52; H, 3.39; Br, 19.20; N, 16.83; O, 23.07
저위발열량 : 2960 kcal/kg
폭속 : 7665m/s
[화학식 75]
Figure 112017081689105-pat00081
Br-
실시예 66 : 1-시클로부틸-3-디엔티이미다졸륨 디시안아마이드(1-Cyclobutyl-3-dntimidazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1-cyclobutyl imidazole과 톨루엔을 부피비 1:1이 되게 넣어준 다음 bromoDNT을 1-cyclobutyl imidazole에 몰 비가 1:1이 되도록 넣어준다. 이후 110도에서 2일간 반응을 시켜준다. 반응 후 분리된 톨루엔층을 제거하고 얻은 연한 투명색의 1-cyclobutyl-3-dntimidazolium bromide 를 아세토니트릴에 용해시킨 후 활성탄소를 넣어 불순물을 제거하였다. 이 후 아세토니트릴을 증발시켜 투명색의 1-cyclobutyl-3-dntimidazolium bromide 을 얻었다.
그 후 250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-Cyclobutyl-3-dntimidazolium bromide (10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-Cyclobutyl-3-dntimidazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.8(s,1H), 8.6(s,1H), 9.1(s,1H), 7.49(s,1H),7,05(s,1H),6.91(s,1H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.28-1.42(m, 6H),
C:50.71 H:3.69 N:27.59 O:18.01
저위발열량 : 3445 kcal/kg
폭속 : 7321m/s
[화학식 76]
Figure 112017081689105-pat00082
실시예 67 : 1-부틸-3-에틸이미다졸륨 디시안아마이드(1-butyl-3-ethylimidazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-ethylimidazolium bromide(10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-ethylimidazolium dicyanamide을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.49(s,1H),7,05(s,2H),6.91(s,1H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.33-1.4(m,4H), 0.9-0.96(m,6H)
C:60.25 H:7.81 N:31.94
저위발열량 : 4210 kcal/kg
폭속 : 6780m/s
[화학식 77]
Figure 112017081689105-pat00083
실시예 68 : 1-부틸-3-시클로프로필이미다졸륨 디시안아마이드(1-butyl-3-cyclopropylimidazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclopropylimidazolium bromide(10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclopropylimidazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.46(s, 1H), 7.14(m, 1H), 7.05(m, 1H), 3.91-3.95(m, 2H), 0.96-0.77(t, 7H), 1.28-1.38(m, 2H),1.72-1.80(m,2H).
C:60.25 H:7.81 N:31.94
저위발열량 : 5480 kcal/kg
폭속 : 7534m/s
[화학식 78]
Figure 112017081689105-pat00084
실시예 69 : 1-부틸-3-시클로부틸이미다졸륨 디시안아마이드(1-butyl-3-cyclobutylimidazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium bromide(10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclobutylimidazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.49-7.65(m, 3H), 3.92-3.96(t, 2H), 1.90-1.95(m, 1H), 1.73-1.90(m, 2H), 1.28-1.42(m, 8H), 0.76~0.38 (tri, 3H).
C:63.65 H:7.81 N:28.55
저위발열량 : 6420kcal/kg
폭속 : 7457m/s
[화학식 79]
Figure 112017081689105-pat00085
실시예 70 : 1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸륨 디시안아마이드(1-butyl-3-cyclopentylimidazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium (10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclopentylimidazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,5H), 1.28-1.45(m,3H), 1.77-1.81(m,2H), 1.86-2.02(m,6H), 4.37-4.45(m,2H),
C:64.84 H:8.16 N:27.00
저위발열량 : 6840 kcal/kg
폭속 : 7350m/s
Figure 112017081689105-pat00086
[화학식 80]
실시예 71 : 1-부틸-3-시클로헥실이미다졸륨 디시안아마이드1-butyl-3-cyclohexylimidazolium dicyanamide 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium bromide (10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Methylchloride를 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclohexylimidazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm):δ = 7.39-7.43(m,3H), 0.81-0.99(m,3H), 1.28-1.77(m,13H), 1.77(m,2H), 3.73(m,2H),
C:68.99 H:9.35 N:21.66
저위발열량 : 6500 kcal/kg
폭속 : 7289m/s
[화학식 81]
Figure 112017081689105-pat00087
실시예 72 : 1-부틸-3-시클로부틸츠리아졸륨 디시안아마이드(1-butyl-3-cyclobutyltriazolium dicyanamide) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 메탄올(20ml)을 넣고, 1-butyl-3-cyclobutyltriazolium bromide (10mmol)와 AgN(CN)2(11mmol)을 몰 비로 1:1.1이 되게 넣어준다. 이후 상온에서 3시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 아세트니트릴을 이용해 추출하고, cellite를 통과시킨 후 증발시켜 1-butyl-3-cyclobutyltriazolium dicyanamide 을 얻는다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3,ppm): d = 11.49-11.51(s,1H), 9.10-9.12(s,1H), 4.40-4.30(t,1H), 4.00-4.07(t,2H), 2.28-2.43(t,2H), 1.88-1.91(t,1H), 1.66-1.79(m,2H), 1.10-1.24(t,2H) 0.77-0.83(t,3H)
C:58.51 H:7.37 N:34.12
저위발열량 : 3904kcal/kg
폭속 : 6996m/s
[화학식 82]
Figure 112017081689105-pat00088
실시예 73 :1-methyl-3-(1-methyl-3-methylimidazolium)imidazolium diPF6 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-methyllimidazole(10mmol)과 dibromomethane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 (1-methyl-3-(1-methyl-3-methylimidazolium)imidazolium diPF6을 얻는다.
C, 21.16; H, 2.66; F, 50.20; N, 12.34; P, 13.64
저위발열량 : 4365 kcal/kg
폭속 : 6034m/s
Figure 112017081689105-pat00089
[화학식 83]
실시예 74 : 1-(1-엔-프로필)-3-(1-(1-엔-프로필)-3-메틸트리아졸륨)트리아졸륨 디(디시아노보레이트) (1-(1-ene-propyl)-3-(1-(1-ene-propyl)-3-methyltriazolium) triazolium di(dicyanoborate)) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 toluene(20ml)을 넣고, 1-methyllimidazole(10mmol)과 dibromopropane(5mmol)을 몰 비로 2:1이 되게 넣어준다. 이후 100℃에서 하루 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 액체 층을 분리하여 물질을 얻는다. 고체 층을 THF와 diethyl ether를 이용하여 물질을 분리해낸다. 그 후, 용매를 증발시켜 (1-methyl-3-(1-propyl-3-methylimidazolium)imidazolium bromide를 얻는다. 그 후, AgBH2(CN)2를 넣어 Anion을 diBromide에서 di(dicyanoborate)로 바꿔준다.
C, 49.77; H, 5.57; B, 5.97; N, 38.69
저위발열량 : 5249 kcal/kg
폭속 : 6044 m/s
Figure 112017081689105-pat00090
[화학식 84]
실시예 75 : 1-(1-엔-프로필)-3-시클로프로필트리아졸륨 디시아노보레이트
(1-(1-ene-propyl)-3-cyclopropyltriazolium dicyanoborate) 합성
250ml 플라스크에 아르곤 기체로 채운 후 에 1H-1,2,4-triazole과 THF을 부피비 1:1이되게 넣어준 다음 cyclopropylbromide을 1H-1,2,4-triazole에 몰 비가 1:1.4이 되도록 넣어준다. 추가로 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene또한 몰 비가 1:1.2이 되도록 넣어준다. 이후 0℃에서 12시간 동안 반응을 시켜준다. 반응 후 Chloroform을 이용해 추출한 후, 용매를 제거하고, THF와 필터를 이용해 고체를 제거한다. 그 후, Ethyl Ether과 물을 이용해 추가로 추출하여 1-cyclopropyltriazole을 얻는다.
그 후, Bromopropylene을 1-cyclopropyltriazole과 몰 비로 1:1.2이 되도록 넣어준 후, 용매를 사용하지 않고 상온에서 하루 동안 반응 시킨 후, 70℃에서 하루 동안 추가로 반응시켜 1-cyclopropyl-4-(1-ene-propyl)triazolium bromide을 얻는다. 그 후, AgBH2(CN)2를 넣어 Anion을 Bromide에서 dicyanoborate로 바꿔준다.
C, 55.85; H, 6.56; B, 5.03; N, 32.56
저위발열량 : 5725 kcal/kg
폭속 : 5706 m/s
[화학식 85]
Figure 112017081689105-pat00091
상기 실시예를 통해 합성된 화학식 1 ~ 82의 물질은 비휘발성 및 무독성을 가지면서 우수한 저위 발열량 과 폭속특성을 가져 용융화약물질 제조가 가능하다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

Claims (12)

  1. 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 액체에 있어서,
    상기 양이온은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 아졸계 양이온; 또는
    상기 아졸계 양이온 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종의 아졸계 양이온 2개가 링커로 연결된 비스(bis) 아졸계 양이온인 것을 특징으로 하는 이온성 액체
    [화학식 1]
    Figure 112018057816112-pat00092

    [화학식 2]
    Figure 112018057816112-pat00093

    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    R1은 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    R2는 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    R3는 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 화학식 2에서,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 링커는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 질소, -CH2CH2OCH2CH2- 또는 테트라진이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 음이온은 Br-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3CF2SO2)2N-, Cl-, ClO4 -, PF6 -, NO3 -, 트리니트로메타나이드(trinitromethanide, TNM), CN-, BH2(CN)2 -, C(CN)3 -, N(CN)2-, 테노일트리플루오로아세톤(thenoyltrifluoroacetone, HTTA), 2,3-디니트로이미다졸레이트, 니트로이미다졸레이트, 니트로테트라졸레이트, 니트로트리아졸레이트, 아미노이미다졸레이트, 아미노트리아졸레이트, 아미노비스테트라졸레이트 및 비스 테트라졸레이트 N-옥시로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이온성 액체
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 아졸계 양이온은 하기 화학식 3 내지 화학식 8로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 이온성 액체
    [화학식 3]
    Figure 112018057816112-pat00094

    [화학식 4]
    Figure 112018057816112-pat00095

    [화학식 5]
    Figure 112018057816112-pat00096

    [화학식 6]
    Figure 112018057816112-pat00097

    [화학식 7]
    Figure 112018057816112-pat00098

    [화학식 8]
    Figure 112018057816112-pat00099

    상기 식에서 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3는 상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 정의된 바와 같다.
  4. 청구항 1의 이온성 액체를 포함하는 폭약
  5. 청구항 1의 이온성 액체를 포함하는 로켓 추진제
  6. 하기 화학식 9의 아졸계 염
    [화학식 9]
    A+X-
    상기 A+는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 아졸계 양이온; 또는
    상기 아졸계 양이온 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종의 아졸계 양이온 2개가 링커로 연결된 비스(bis) 아졸계 양이온이고
    [화학식 1]
    Figure 112018057816112-pat00100

    [화학식 2]
    Figure 112018057816112-pat00101

    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    R1은 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    R2는 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    R3는 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 화학식 2에서,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    RN1 내지 RN3은 각각 독립적으로 수소원자; 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 및 1개 이상의 NO2로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 링커는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 질소, -CH2CH2OCH2CH2- 또는 테트라진이고,
    상기 X-는 Br-, BF4 -, PF6 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3CF2SO2)2N-, Cl-, ClO4 -, PF6 -, NO3 -, 트리니트로메타나이드(trinitromethanide, TNM), CN-, BH2(CN)2 -, C(CN)3 -, N(CN)2-, 테노일트리플루오로아세톤(thenoyltrifluoroacetone, HTTA), 2,3-디니트로이미다졸레이트, 니트로이미다졸레이트, 니트로테트라졸레이트, 니트로트리아졸레이트, 아미노이미다졸레이트, 아미노트리아졸레이트, 아미노비스테트라졸레이트 및 비스 테트라졸레이트 N-옥시로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3 중 적어도 하나는 수소가 아니다.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 아졸계 양이온은 하기 화학식 3 내지 화학식 8로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 아졸계 염
    [화학식 3]
    Figure 112018057816112-pat00102

    [화학식 4]
    Figure 112018057816112-pat00103

    [화학식 5]
    Figure 112018057816112-pat00104

    [화학식 6]
    Figure 112018057816112-pat00105

    [화학식 7]
    Figure 112018057816112-pat00106

    [화학식 8]
    Figure 112018057816112-pat00107

    상기 식에서 R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3는 화학식 1 또는 화학식 2에서 정의된 바와 같다.
  8. 청구항 6에 있어서, R1 내지 R3 및 RN1 내지 RN3 중 적어도 하나는 사이클로프로필 또는 사이클로부틸인 것을 특징으로 하는 아졸계 염
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 화학식 9의 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 아졸계 염

    1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-시클로부틸트리아졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-시클로펜틸트리아졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-시클로헥실트리아졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드
    1-에틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-4-니트로-3-시클로프로필이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-4-니트로-3-시클로부틸이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-4-니트로-3-시클로펜틸이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-4-니트로-3-시클로헥실이미다졸리움 브로마이드
    1-메틸-4-니트로-3-벤질이미다졸리움 브로마이드
    1-부틸-3-(1-펜틸-3-부틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-에틸-3-(1-프로필-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-에틸-3-(1-펜틸-3-에틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-메틸-3-(1-메틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-메틸-3-(1-프로필-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-메틸-3-(1-펜틸-3-메틸트리아졸)트리아졸 디브로마이드
    1-시클로펜틸-3-(1-메틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-시클로펜틸-3-(1-프로필-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-시클로펜틸-3-(1-펜틸-3-시클로펜틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-시클로부틸-3-(1-메틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-시클로부틸-3-(1-프로필-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-시클로부틸-3-(1-펜틸-3-시클로부틸이미다졸리움)이미다졸리움 디브로마이드
    1-부틸-3-시클로프로필이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트
    1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 나이트레이트
    1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸리움 트리니트로메타나이드
    1-부틸-3-시클로헥실이미다졸리움 시아나이드
    1-에틸-3-벤질이미다졸리움 퍼클로레이트
    1-부틸-3-에틸이미다졸리움 2,3-디나이트로이미다졸레이트
    1-부틸-3-시클로부틸이미다졸리움 2-니트로이미다졸레이트
    1-부틸-3-벤질이미다졸리움 2-아미노테트라졸레이트
    1-부틸-3-에틸이미다졸리움 4-니트로트리아졸레이트
    1-부틸-3-트리니트로페닐이미다졸리움 브로마이드
    1-시클로부틸-3-디엔티이미다졸륨 디시안아마이드
    1-부틸-3-시클로프로필이미다졸륨 디시안아마이드
    1-부틸-3-시클로부틸이미다졸륨 디시안아마이드
    1-부틸-3-시클로펜틸이미다졸륨 디시안아마이드
    1-부틸-3-시클로헥실이미다졸륨 디시안아마이드
    1-부틸-3-시클로부틸츠리아졸륨 디시안아마이드
    1-(1-엔-프로필)-3-(1-(1-엔-프로필)-3-메틸트리아졸륨)트리아졸륨 디(디시아노보레이트) 및
    1-(1-엔-프로필)-3-시클로프로필트리아졸륨 디시아노보레이트
  10. 청구항 6의 아졸계 염의 제조방법으로, 반응기에 아졸계 화합물과 유기 용매를 넣고, 상기 아졸계 화합물과 할로겐 화합물을 몰 비가 1:1 내지 1:1.4가 되도록 할로겐 화합물을 넣고 일정 온도에서 일정 시간 동안 반응시켜 중간체를 합성하는 제1단계; 및
    상기 합성된 중간체를 수집하여 불순물을 제거한 후, 건조하여 아졸계 이온성 액체를 획득하는 제2단계;를 포함하며,
    상기 아졸계 화합물은,
    1-메틸 이미다졸(1-methyl imidazole), 1-에틸 이미다졸(1-etyl imidazole), 1-부틸 이미다졸(1-butyl imidazole), 1-메틸 트리아졸(1-methyl triazole), 1-에틸 트리아졸(1-ethyl triazole), 1-부틸 트리아졸(1-butyl triazole), 1-시클로부틸이미다졸(1-cyclobutylimidazole) 및 1-시클로펜틸이미다졸(1-cyclopentylimidazole) 중에서 선택되는 어느 하나이고
    상기 할로겐 화합물은 브로모에탄(bromoethane), 브로모시클로프로판(bromocyclopropane), 브로모시클로부탄(bromocyclobutane), 브로모시클로펜탄(bromocyclopentane), 브로모시클로헥산(bromocyclohexane), 벤질브로마이드(benzylbromide), 부틸브로마이드(butylbromide), 디브로모에탄(dibromoethane), 디브로모프로판(dibromopropane), 디브로모펜탄(dibromopentane), 브로모트리니트로톨루엔(bromo-trinitrotoluene) 및 브로모디니트로톨루엔(bromo-dinitrotoluene) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조 방법
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2단계 이후에, 상기 합성된 아졸계 이온성 액체에 질산을 이용하여 니트로화 반응하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112521338A (zh) * 2021-01-11 2021-03-19 郑州大学 一种含张力环结构的自燃离子液体及应用
KR20210094851A (ko) * 2020-01-22 2021-07-30 국방과학연구소 테트라진 기반 추진제용 아졸계 이온성 물질 및 이의 제조 방법
CN117327301A (zh) * 2023-11-27 2024-01-02 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 一种离子液体及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Qinghua Zhang 외 4인, Cyanoborohydride-Based Ionic Liquids as Green Aerospace Bipropellant Fuels, Chem. Eur. J. 2014, 20, 2014.04.15., pp. 6909-6914*
Rajendra P. Singh 외 4인, Energetic Nitrogen-Rich Salts and Ionic Liquids, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 2006.05.18., pp. 3584-3601*

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210094851A (ko) * 2020-01-22 2021-07-30 국방과학연구소 테트라진 기반 추진제용 아졸계 이온성 물질 및 이의 제조 방법
KR102431520B1 (ko) * 2020-01-22 2022-08-12 국방과학연구소 테트라진 기반 추진제용 아졸계 이온성 물질 및 이의 제조 방법
CN112521338A (zh) * 2021-01-11 2021-03-19 郑州大学 一种含张力环结构的自燃离子液体及应用
CN117327301A (zh) * 2023-11-27 2024-01-02 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 一种离子液体及其制备方法和应用
CN117327301B (zh) * 2023-11-27 2024-02-13 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 一种离子液体及其制备方法和应用

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