KR20080054058A - Novel bi-functional ionic liquids and the preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

Bi-functional ionic liquid is provided to modify the surface of silica easily, so that the surface modified silica is useful for immobilization of metal catalyst, and development of supported ionic liquid phase catalyst system, wherein ionic liquid adsorbed is not melted, thereby recovering and reusing metal catalyst. The ionic liquid with bi-functional group of imidazole salt structure containing both of trialkoxysilyl group and urea group is represented by the formula(1), wherein R^1 is C1-C4 alkyl group, R^2, R^3 and R^4 are each independently H or C1-C6 alkyl group; R^5 is H, C1-C16 alkyl group or aryl group; X is BF4, PF6, SbF6, NO3, C1O4, OSO2CF3 or N(SO2CF3)2; and n and m are each independently an integer from 1 to 6. A method for preparing the bi-functional ionic liquid represented by the formula(1) comprises the steps of: reacting amino alkyl imidazole, wherein R2, R3 and R4 in the 2, 4, 5 sites are substituted with isocyatate(R^5-N=C=O) to prepare compounds(II); introducing a trialkoxysilyl group into the compounds(II) to prepare compounds(III); and substituting Y of compounds(III) by X to prepare imidazole salt containing both of trialkoxysilyl group and urea group.

Description

이중 작용기를 가지는 새로운 이온성 액체 및 그의 제조방법{Novel bi-functional ionic liquids and the preparation method thereof}Novel bi-functional ionic liquids and the preparation method

본 발명은 이중 작용기를 가지는 새로운 이온성 액체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a new ionic liquid having a double functional group and a method for producing the same.

소금과 같이 금속 양이온과 비금속 음이온으로 이루어진 이온성 염 또는 염 화합물이 통상적으로 800 ℃ 이상의 고온에서 녹는 것과는 달리, 100 ℃ 이하의 온도에서 융점이 형성되어 있는 염이나 염 화합물을 이온성 액체(Ionic Liquids; ILs)라고 하며, 특히 상온에서 액체로 존재하는 이온성 액체를 상온 이온성 액체(room temperature ionic liquids; RTILs)라고 한다. 이러한 이온성 액체는 유기 양이온과 음이온으로 구성되어 있는 유기 염이며, 그 양이온으로는 이미다졸륨(imidazolium), 피리디늄(alkylpyridinium), 4급 암모늄 및 4급 포스포늄 등이 있고, 음이온으로는 NO3 -, BF4 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, AcO-, PF6 -, TfO- (trifluoromethanesufonate, CF3SO3 -), Tf2N-(bistrifluoromethanesulfonylamide, (CF3SO2)2N), CH3CH(OH)CO2 -(L-lactate), 및 SbF- 등이 있다. 다양한 양이온과 음이온의 조합이 가능하여 현재까지 1000 여종 이상의 이온성 액체들이 알려져 있다. In contrast to ionic salts or salt compounds consisting of metal cations and nonmetal anions, such as salts, which typically melt at high temperatures above 800 ° C, salts or salt compounds with melting points at temperatures below 100 ° C may be used as ionic liquids. ILs), and in particular, ionic liquids that exist as liquids at room temperature are called room temperature ionic liquids (RTILs). The ionic liquid is an organic salt composed of an organic cation and an anion. The cations include imidazolium, alkylpyridinium, quaternary ammonium and quaternary phosphonium, and NO is an anion. 3 -, BF 4 -, AlCl 4 -, Al 2 Cl 7 -, AcO -, PF 6 -, TfO - (trifluoromethanesufonate, CF 3 SO 3 -), Tf 2 N - (bistrifluoromethanesulfonylamide, (CF 3 SO 2) 2 and the like - N), CH 3 CH ( OH) CO 2 - (L-lactate), and SbF. Combinations of various cations and anions are possible, so over 1000 ionic liquids are known to date.

일반적으로 이온성 액체는 비휘발성, 비가연성, 높은 이온 전도성을 가질 뿐만 아니라 열적으로도 매우 안정한 화합물이다. 이들 이온성 액체의 친수성, 소수성 및 녹는점 등과 같은 물리적 성질은 이미다졸 고리의 질소 원자에 치환된 치환체 및 음이온의 선택에 따라 조절이 가능하기 때문에 맞춤 용매(designer solvent)로 불려지기도 한다. 이와 같이 물리적 성질의 조절이 가능한 이온성 액체, 특히 이미다졸 양이온을 가지는 이온성 액체는 기존의 화학반응에서 이용되는 유기용매를 대체 할 수 있는 환경 친화성 용매로 최근 많은 관심의 대상이 되고 있다. 또한 이온성 액체는 금속촉매의 분리, 회수 및 재사용 뿐만 아니라 전기화학의 전해질 및 액상 추출 용매 등 다양한 분야에 이용되어지고 있다[(a) Keim, W.; Wasserscheid, P. Angew . Chem ., Int . Ed . 2000, 39, 3772.; (b) Ionic Liquids in Synthesis Wasserscheid, P.; Welton, T., Eds. Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2003.; (c) Ionic Liquids : Industrial Applications for Green Chemistry Roger, R. D.; Seddon, K. R. Eds, ACS Symposium Series 818, American Chemical Society, Washing DC. 2002.; (d) Bonhte, P.; Dias, A.-P.; Papageorgiou, N.; Kalyanasundaram, K.; Grtzel, M. Inorg . Chem . 1996, 35, 1168.; (e) Vieer, A. E.; Reichert, W. M.; Swatloski, R. P.; Willauer, H. D.; Huddleston, J. G.; Rogers, R. D. Ionic Liquids : Industrial Applications for Green Chemistry Roger, R. D.; Seddon, K. R. Eds, ACS Symposium Series 818, American Chemical Society, Washing DC. 2002. 289-308.; (f) Seddon, K. R.; Stark, A. Torres, M.-J. In Clean Solvents : Alternative media for Chemical Reactions and Processing Abraham, M. A.; Moens, L. Eds, ACS Symposium Series 819, American Chemical Society, Washing DC. 2002. 34-49].In general, ionic liquids are compounds that are non-volatile, non-flammable, high ionic conductivity, as well as thermally very stable. Physical properties such as hydrophilicity, hydrophobicity and melting point of these ionic liquids are sometimes referred to as designer solvents because they can be adjusted according to the choice of substituents and anions substituted on the nitrogen atom of the imidazole ring. As described above, ionic liquids capable of controlling physical properties, particularly ionic liquids having imidazole cations, have recently attracted much attention as environmentally friendly solvents that can replace organic solvents used in conventional chemical reactions. Ionic liquids are also used in a variety of applications such as electrochemical electrolytes and liquid extraction solvents, as well as separation, recovery and reuse of metal catalysts. [(A) Keim, W .; Wasserscheid, P. Angew . Chem ., Int . Ed . 2000 , 39 , 3772 .; (b) Ionic Liquids in Synthesis Wasserscheid, P .; Welton, T., Eds. Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2003 .; (c) Ionic Liquids : Industrial Applications for Green Chemistry Roger, RD; Seddon, KR Eds, ACS Symposium Series 818, American Chemical Society, Washing DC. 2002 .; (d) Bonhte, P .; Dias, A.-P .; Papageorgiou, N .; Kalyana sundaram, K .; Grtzel, M. Inorg . Chem . 1996 , 35 , 1168 .; (e) Vieer, AE; Reichert, WM; Swatloski, RP; Willauer, HD; Huddleston, JG; Rogers, RD Ionic Liquids : Industrial Applications for Green Chemistry Roger, RD; Seddon, KR Eds, ACS Symposium Series 818, American Chemical Society, Washing DC. 2002. 289-308; (f) Seddon, KR; Stark, A. Torres, M.-J. In clean Solvents : Alternative media for Chemical Reactions and Processing Abraham, MA; Moens, L. Eds, ACS Symposium Series 819, American Chemical Society, Washing DC. 2002. 34-49].

최근에는 이온성 액체의 독특한 물리화학적 성질을 이용하여 나노입자 및 탄소나노 튜브 등과 같은 나노소재를 비롯하여 실리카 등과 같은 고체 표면의 물성 조절을 위한 연구가 활발히 진행하고 있다. 이와 같은 연구를 수행하기 위해서는 기존의 이온성 액체와는 달리 황, 아민 등과 같은 작용기를 포함하는 새로운 이온성 액체를 필요로 한다. 특히 실리카 고체 표면을 이온성 액체로 개질하는 것은 금속 촉매의 회수 및 재사용을 위한 새로운 소재의 개발에 있어서 매우 중요하다. 이온성 액체로 표면 개질된 실리카는 지지형 이온성 액체상(supported ionic liquid phase; 이하 SILP로 약칭) 촉매반응 시스템을 구형하기 위해서 이용된다. SIPL 촉매반응 시스템은 이온성 액체로 표면 개질된 실리카에 작용기를 포함하지 않는 이온성 액체와 금속 촉매를 흡착함으로써 이온성 액체 사용량의 최소화, 촉매의 회수 및 재사용 효율을 증가시키는 새로운 촉매 고정화 기술이다. 그러나 지금 까지 개발된 SILP 촉매반응 시스템의 한계성은 흡착된 이온성 액체가 반응 생성물의 분리시 녹아 나오는 단점을 가지고 있다.Recently, researches for controlling physical properties of solid surfaces such as silica, including nanomaterials such as nanoparticles and carbon nanotubes, etc. have been actively conducted using unique physicochemical properties of ionic liquids. Such research requires a new ionic liquid containing functional groups such as sulfur and amines, unlike conventional ionic liquids. In particular, the modification of silica solid surfaces with ionic liquids is very important in the development of new materials for the recovery and reuse of metal catalysts. Silica surface-modified with an ionic liquid is used to shape the supported ionic liquid phase (hereinafter abbreviated as SILP) catalysis system. The SIPL catalysis system is a new catalyst immobilization technology that minimizes the use of ionic liquids and increases the efficiency of catalyst recovery and reuse by adsorbing ionic liquids and metal catalysts containing no functional groups on the surface modified silica with ionic liquids. However, the limitation of the SILP catalysis system developed so far has the disadvantage that the adsorbed ionic liquid melts upon separation of the reaction product.

이에 본 발명자들은 흡착된 이온성 액체가 녹어나오지 않는 효율적인 SIPL 촉매 시스템의 개발로 보다 경제적이며, 효율적인 금속 촉매의 회수 및 재사용을 가능케 하는 소재를 연구하던 중, 실리카의 표면 개질이 용이한 트리알콕시실릴기와 수소 결합이 용이한 우레아기를 동시에 가지는 새로운 이중 작용기 이온성 액체를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors are studying a material that enables more efficient and efficient metal catalyst recovery and reuse due to the development of an efficient SIPL catalyst system in which the adsorbed ionic liquid does not melt. The present invention has been completed by developing a new double functional ionic liquid having a urea group with easy group and hydrogen bonding.

본 발명의 목적은 알콕시실릴기(alkoxysilyl group)와 우레아기(urea group)를 동시에 포함하는 이미다졸 염의 구조를 가지는 새로운 이온성 액체를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a new ionic liquid having a structure of an imidazole salt comprising an alkoxysilyl group and an urea group at the same time.

또한, 본 발명의 다른 목적은 알콕시실릴기와 우레아 작용기를 동시에 포함하는 이미다졸 염의 구조를 가지는 새로운 이온성 액체의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a new ionic liquid having a structure of an imidazole salt containing an alkoxysilyl group and a urea functional group at the same time.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이중 작용기를 가지는 새로운 이온성 액체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a new ionic liquid having a double functional group containing an alkoxysilyl group and a urea group at the same time.

또한, 본 발명은 알콕시실릴기와 우레아 작용기를 동시에 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지는 새로운 이온성 액체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a new ionic liquid having a structure of an imidazole salt containing an alkoxysilyl group and a urea functional group at the same time.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염 구조의 이중 작용기를 가지는 새로운 이온성 액체를 제공한다.The present invention provides a new ionic liquid having a double functional group of an imidazole salt structure simultaneously containing a trialkoxysilyl group and a urea group represented by the following formula (1).

Figure 112006091873198-PAT00002
Figure 112006091873198-PAT00002

상기 식에서, Where

R1은 C1~C4의 알킬기이고,R 1 is a C 1 to C 4 alkyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 ,

R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups,

X는 BF4, PF6, SbF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , SbF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 ,

n과 m은 서로 독립적으로 1~10의 정수이다.n and m are each independently an integer from 1 to 10.

바람직하게는, R1은 에틸기이고,Preferably, R 1 is an ethyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group,

R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group,

X는 BF4, PF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 ,

n과 m은 서로 독립적으로 1~6의 정수이다.n and m are each independently an integer from 1 to 6.

본 발명의 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 화학식 1의 바람직한 이미다졸륨 유도체는 다음과 같다. Preferred imidazolium derivatives of the general formula (1) comprising a trialkoxysilyl group and a urea group of the present invention are as follows.

1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate;

1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate;

1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미 다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide;

1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate;

1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate;

1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드;1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide;

1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate;

1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 또는1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate; or

1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide.

본 발명의 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지는 이온성 액체의 중간체 화합물은 하기 화학식 2 ~ 화학식 3으로 표시된다.Intermediate compounds of the ionic liquid having a structure of an imidazole salt containing a trialkoxysilyl group and a urea group of the present invention are represented by the following formulas (2) to (3).

Figure 112006091873198-PAT00003
Figure 112006091873198-PAT00003

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 ,

R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며, R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups,

m은 서로 독립적으로 1~10의 정수이다.m is an integer of 1 to 10 independently of each other.

바람직하게는, R1은 에틸기이고,Preferably, R 1 is an ethyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group,

R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group,

m은 서로 독립적으로 1~6의 정수이다.m is independently an integer of 1-6.

본 발명의 우레아기를 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지는 화학식 2의 바 람직한 중간체 화합물(Ⅱ)은 다음과 같다.Preferred intermediate compound (II) of formula (2) having the structure of imidazole salt comprising urea group of the present invention is as follows.

1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필이미다졸;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropylimidazole;

1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필이미다졸; 또는1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropylimidazole; or

1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필이미다졸.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropylimidazole.

Figure 112006091873198-PAT00004
Figure 112006091873198-PAT00004

상기 화학식 3에서, In Chemical Formula 3,

R1은 C1~C4의 알킬기이고,R 1 is a C 1 to C 4 alkyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 ,

R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups,

Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I,

n과 m은 서로 독립적으로 1~10의 정수이다.n and m are each independently an integer from 1 to 10.

바람직하게는, R1은 에틸기이고,Preferably, R 1 is an ethyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group,

R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group,

Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I,

n과 m은 서로 독립적으로 1~6의 정수이다.n and m are each independently an integer from 1 to 6.

본 발명의 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지는 화학식 3의 바람직한 중간체 화합물(Ⅲ)은 다음과 같다.Preferred intermediate compound (III) of the general formula (3) having a structure of imidazole salt containing a trialkoxysilyl group and urea group of the present invention is as follows.

1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride;

1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드; 또는1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride; or

1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride.

또한, 본 발명은 알콕시실릴기와 우레아 작용기를 동시에 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지는 새로운 이온성 액체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a new ionic liquid having a structure of an imidazole salt containing an alkoxysilyl group and a urea functional group at the same time.

구체적으로, 본 발명에 따른 이미다졸염의 구조를 가지는 이온성 액체의 제 조방법은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 2,4,5 위치에 R2, R3 및 R4 가 치환된 아미노 알킬 이미다졸과 화합물 이소시아테이트(R5-N=C=O)를 반응시켜 화합물(Ⅱ)를 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조한 화합물(Ⅱ)에 트리알콕시실릴기를 도입하여 화합물(Ⅲ)을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조한 화합물(Ⅲ)의 Y를 X로 치환시켜 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염을 제조하는 단계(단계 3)을 포함하여 이루어진다.Specifically, the method for preparing an ionic liquid having a structure of an imidazole salt according to the present invention, as shown in Scheme 1 below, R 2 , R 3 in positions 2 , 4 , 5 And R 4 Preparing a compound (II) by reacting the substituted amino alkyl imidazole with the compound isocyanate (R 5 -N = C═O) (step 1); Preparing a compound (III) by introducing a trialkoxysilyl group into the compound (II) prepared in step 1 (step 2); And replacing the Y of the compound (III) prepared in step 2 with X to produce an imidazole salt comprising a trialkoxysilyl group and a urea group (step 3).

Figure 112006091873198-PAT00005
Figure 112006091873198-PAT00005

상기 반응식에서, In the above scheme,

R1은 C1~C4의 알킬기이고,R 1 is a C 1 to C 4 alkyl group,

R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 ,

R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups,

X는 BF4, PF6, SbF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , SbF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 ,

Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I,

n과 m은 서로 독립적으로 1~10의 정수이다.n and m are each independently an integer from 1 to 10.

이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described step by step.

상기 단계 1은, 상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 2,4,5 위치에 R2, R3 및 R4 가 치환된 아미노 알킬 이미다졸과 당량의 이소시아테이트(R5-N=C=O)를 디클로로메탄에 녹인 후, 실온에서 5시간 동안 교반하여 우레아 화합물(Ⅱ)를 제조하는 단계이다.Step 1, as shown in Scheme 1, R 2 , R 3 in positions 2 , 4, And dissolving an amino alkyl imidazole substituted with R 4 and an equivalent of isocyanate (R 5 -N = C = O) in dichloromethane, followed by stirring at room temperature for 5 hours to prepare urea compound (II). .

상기 단계 2는, 상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 상기 단계 1에서 제조한 우레아 화합물(Ⅱ)과 당량의 트리알콕시실릴 화합물을 아세토니트릴에 녹인 후, 12시간 동안 가열 환류하여 이미다졸륨 화합물(Ⅲ)을 제조하는 단계이다.In Step 2, as shown in Scheme 1, the urea compound (II) prepared in Step 1 and the equivalent of the trialkoxysilyl compound are dissolved in acetonitrile, and heated and refluxed for 12 hours to form an imidazolium compound (III). ) Step.

상기 단계 3은, 상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 상기 단계 2에서 제조한 이미다졸륨 화합물(Ⅲ)을 과량의 M-X를 사용하여 Y를 X로 치환시켜 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염을 제조하는 단계이다. 이때, M-X의 M은 Na, K 또는 Li의 알칼리 금속이며, X는 BF4, PF6, SbF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이다. In step 3, as shown in Scheme 1, the imidazolium compound (III) prepared in step 2 is substituted with Y by X using an excess of MX to simultaneously include a trialkoxysilyl group and a urea group. It is the step of preparing a sol salt. In this case, M of MX is an alkali metal of Na, K or Li, X is from the group consisting of BF 4 , PF 6 , SbF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 It is either one selected.

본 발명의 이온성 액체는 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염의 구조를 가지고 있으므로 나노실리카 표면에 개질이 용이하다. Since the ionic liquid of the present invention has a structure of an imidazole salt containing a trialkoxysilyl group and a urea group at the same time, it is easy to modify the nanosilica surface.

또한, 실리카에 개질된 이온성 액체는 지지형 이온성 액체상(SILP) 촉매 반응 시스템에 적용할 수 있다. 촉매로 사용된 실리카에 개질된 이온성 액체는 반응 후, 회수가 용이하고, 분리시 실리카로부터 잘 녹아나오지 않는다. 따라서, 반복하여 사용할 수 있다. In addition, ionic liquids modified with silica can be applied to supported ionic liquid phase (SILP) catalytic reaction systems. The ionic liquid modified on the silica used as a catalyst is easy to recover after the reaction, and does not melt well from the silica upon separation. Therefore, it can be used repeatedly.

본 발명에 따른 이중 작용기를 갖는 이온성 액체로 개질된 실라카-팔라듐 촉매를 이용하여 탄소-탄소 결합을 위한 스즈끼 반응(Suzuki reaction)을 수행한 결과, 90% 이상의 반응 수득율을 나타내었으며, 반응 종결 후 실리카에 고정화된 팔라듐 금속 촉매는 여과에 의해서 회수가 가능할 뿐만 아니라 반복 사용하여도 촉매 효능이 유지되어, 이중 작용기를 갖는 이온성 액체로 개질된 실라카-금속 촉매의 회수 및 재사용이 용이함을 알 수 있었다(표 1 참조).Suzuki reaction for carbon-carbon bonds was carried out using a silica-palladium catalyst modified with an ionic liquid having a double functional group according to the present invention, and the reaction yield was over 90%. The palladium metal catalyst immobilized on the silica was not only recoverable by filtration but also maintained its catalytic efficiency even after repeated use, so that it was easy to recover and reuse the silica-metal catalyst modified with an ionic liquid having a double functional group. Could be (see Table 1 ).

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 건은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following Examples.

<실시예 1> 이중 작용기 이온성 액체의 제조Example 1 Preparation of Double Functional Ionic Liquid

단계 1. Step 1. 우레아이미다졸의Of ureimidazole 제조 Produce

1-1. 1-[3-(N-1-1. 1- [3- (N- 아미노에틸카보닐Aminoethylcarbonyl )])] 아미노프로필이미다졸의Of aminopropylimidazole 제조 Produce

1-(3-아미노프로필)이미다졸(100 mmol)과 당량의 에틸이소시아네이트를 디클로로메탄에 녹인 후, 반응 혼합물을 실온에서 5시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 용매를 감압증류로 제거하여 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필이미다졸(Ⅱ- 98%, 19.2 g)을 얻었다. After dissolving 1- (3-aminopropyl) imidazole (100 mmol) and equivalents of ethylisocyanate in dichloromethane, the reaction mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After the completion of the reaction, the solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain 1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropylimidazole (II-98%, 19.2 g).

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 7.39 (s, 1H), 6.92(s, 1H), 6.87 (s, 1H), 6.09 (bs, 1H), 5.61 (bs, 1H), 3.91 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.09 (m, 4H), 1.85 (m, 2H), 1.0 (t, J = 7.5 Hz, 3H); 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 7.39 (s, 1H), 6.92 (s, 1H), 6.87 (s, 1H), 6.09 (bs, 1H), 5.61 (bs, 1H), 3.91 ( t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.09 (m, 4H), 1.85 (m, 2H), 1.0 (t, J = 7.5 Hz, 3H);

13C-NMR (63 MHz,CDCl3) δ: 159.1, 136.9, 128.8, 119.0, 44.1, 36.5, 34.6, 31.7, 15.3. 13 C-NMR (63 MHz, CDCl 3 ) δ: 159.1, 136.9, 128.8, 119.0, 44.1, 36.5, 34.6, 31.7, 15.3.

1-2. 1-[3-(N-1-2. 1- [3- (N- 아미노프로필카보닐Aminopropylcarbonyl )])] 아미노프로필이미다졸의Of aminopropylimidazole 제조 Produce

1-(3-아미노프로필)이미다졸(100 mmol)과 당량의 프로필 이소시아네이트를 디클로로메탄에 녹인 후, 반응 혼합물을 실온에서 5시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 용매를 감압증류로 제거하여 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필이미다졸(Ⅱ- 98%, 21.1 g)을 얻었다. After dissolving 1- (3-aminopropyl) imidazole (100 mmol) and the equivalent of propyl isocyanate in dichloromethane, the reaction mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropylimidazole (II-98%, 21.1 g) was obtained.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 7.46 (s, 1H), 7.01(s, 1H), 6.96 (s, 1H), 5.88 (bs, 1H), 5.48 (bs, 1H), 4.00 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.12 (m, 4H), 1.94 (m, 2H), 1.49 (m, 2H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H); 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 7.46 (s, 1H), 7.01 (s, 1H), 6.96 (s, 1H), 5.88 (bs, 1H), 5.48 (bs, 1H), 4.00 ( t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.12 (m, 4H), 1.94 (m, 2H), 1.49 (m, 2H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H);

13C NMR (63 MHz,CDCl3) δ: 159.1, 137.0, 129.0, 119.0, 44.3, 41.8, 36.7, 31.7, 23.4, 11.2. 13 C NMR (63 MHz, CDCl 3 ) δ: 159.1, 137.0, 129.0, 119.0, 44.3, 41.8, 36.7, 31.7, 23.4, 11.2.

1-3. 1-[3-(N-1-3. 1- [3- (N- 아미노부틸카보닐Aminobutylcarbonyl )])] 아미노프로필이미다졸의Of aminopropylimidazole 제조 Produce

1-(3-아미노프로필)이미다졸(100 mmol)과 당량의 부틸 이소시아네이트를 디클로로메탄에 녹인 후, 반응 혼합물을 실온에서 5시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 용매를 감압증류로 제거하여 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필이미다졸(Ⅱ- 98%, 22.4 g)을 얻었다. After dissolving 1- (3-aminopropyl) imidazole (100 mmol) and the equivalent of butyl isocyanate in dichloromethane, the reaction mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain 1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropylimidazole (II-98%, 22.4 g) was obtained.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ:7.49 (s, 1H), 7.00(s, 1H), 6.97 (s, 1H), 5.80 (bs, 1H), 5.40 (bs, 1H), 4.00 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.14 (m, 4H), 1.93 (m, 2H), 1.49 (m, 2H), 1.32 (m, 2H), 0.89 (t, J = 7.5 Hz, 3H); 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 7.49 (s, 1H), 7.00 (s, 1H), 6.97 (s, 1H), 5.80 (bs, 1H), 5.40 (bs, 1H), 4.00 ( t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.14 (m, 4H), 1.93 (m, 2H), 1.49 (m, 2H), 1.32 (m, 2H), 0.89 (t, J = 7.5 Hz, 3H);

13C-NMR (63 MHz,CDCl3) δ: 157.6, 135.3, 127.2, 117.4, 42.6, 38.0, 34.9, 30.6, 30.2, 18.2, 12.0. 13 C-NMR (63 MHz, CDCl 3 ) δ: 157.6, 135.3, 127.2, 117.4, 42.6, 38.0, 34.9, 30.6, 30.2, 18.2, 12.0.

단계 2. Step 2. 트리알콕시실릴Trialkoxysilyl -- 우레아이미다졸륨의Urea-imidazolium 제조 Produce

2-1. 1-[3-(N-2-1. 1- [3- (N- 아미노프로필카보닐Aminopropylcarbonyl )]아미노프로필-3-[3-()] Aminopropyl-3- [3- ( 트리에톡시실릴Triethoxysilyl )])] 프로필이미다졸륨Propylimidazolium 클로라이드의 제조 Preparation of Chloride

상기 실시예 1-2에서 제조한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필이미다졸(0.247 m㏖)과 당량의 트리에톡시실리 프로필 클로라이드를 아세토니트릴 용매 하에서 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후, 용매를 감압증류로 제거하여 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드(Ⅲ- 99%, 0.11 g)를 얻었다. 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropylimidazole (0.247 mmol) prepared in Example 1-2 and an equivalent amount of triethoxysilyl propyl chloride for 12 hours in an acetonitrile solvent Heated to reflux. After the completion of the reaction, the solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride (III-99% , 0.11 g) was obtained.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 10.42 (s, 1H), 7.87(s, 1H), 7.35 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H),1.94 (m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H); 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 10.42 (s, 1H), 7.87 (s, 1H), 7.35 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 ( t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H), 1.94 ( m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H);

13C-NMR (63 MHz,CDCl3) δ: 159.1, 137.1, 122.9, 121.4, 78.7, 58.3, 51.4, 46.9, 36.3, 30.4, 28.1, 24.0, 23.4, 11.2, 6.8. 13 C-NMR (63 MHz, CDCl 3 ) δ: 159.1, 137.1, 122.9, 121.4, 78.7, 58.3, 51.4, 46.9, 36.3, 30.4, 28.1, 24.0, 23.4, 11.2, 6.8.

단계 3. Step 3. 트리알콕시실릴Trialkoxysilyl -- 우레아이미다졸Ureaimidazole 화합물의 제조 Preparation of the compound

3-1. 1-[3-(N-3-1. 1- [3- (N- 아미노프로필카보닐Aminopropylcarbonyl )]아미노프로필-3-[3-()] Aminopropyl-3- [3- ( 트리에톡시실릴Triethoxysilyl )])] 프로필이미다졸륨Propylimidazolium 헥사플루오르포스페이트의Of hexafluorophosphate 제조 Produce

상기 실시예 2-1에서 제조한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드(0.22 mmol)와 3 당량의 소듐헥사플루오르포스페이트(NaPF6)를 아세톤 용매 하에서 상온에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 고체 침전물인 염화나트륨을 여과하였다. 여과 후, 그 여액을 감압 증류하여 클로라이드 음이온을 PF6 음이온으로 치환하여 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사프루오르포스페이트(Ⅰ- 99%, 0.12 g)를 얻었다. 3 equivalents of 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride (0.22 mmol) prepared in Example 2-1. Sodium hexafluorophosphate (NaPF 6 ) was stirred for 24 hours at room temperature under acetone solvent. After the reaction was completed, sodium chloride, which was a solid precipitate, was filtered off. After filtration, the filtrate was distilled under reduced pressure to give chloride anion PF 6. 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate (I-99%, 0.12 g) Got.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 10.21 (s, 1H), 7.70(s, 1H), 7.30 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H),1.94 (m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H). 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 10.21 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.30 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 ( t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H), 1.94 ( m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H).

3-2. 1-[3-(N-3-2. 1- [3- (N- 아미노프로필카보닐Aminopropylcarbonyl )]아미노프로필-3-[3-()] Aminopropyl-3- [3- ( 트리에톡시실릴Triethoxysilyl )])] 프로필이미다졸륨Propylimidazolium 테트라플루오르보레이트의Tetrafluoroborate 제조 Produce

상기 실시예 2-1에서 제조한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드(0.22 mmol)와 3 당량의 소듐테트라플루오르보레이트(NaBF4)를 아세톤 용매 하에서 상온에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 고체 침전물인 염화나트륨을 여과하여 제거하였다. 여과 후, 그 여액을 감압 증류하여 클로라이드 음이온을 BF4 음이온으로 치환하여 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트(Ⅰ- 99%, 0.11 g)를 얻었다. 3 equivalents of 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride (0.22 mmol) prepared in Example 2-1. Sodium tetrafluoroborate (NaBF 4 ) was stirred at room temperature under acetone solvent for 24 hours. After completion of the reaction, the solid precipitate sodium chloride was filtered off. After filtration, the filtrate was distilled under reduced pressure to replace the chloride anion with BF 4 anion to yield 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimide. Zolium tetrafluoroborate (I-99%, 0.11 g) was obtained.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 10.01 (s, 1H), 7.77(s, 1H), 7.45 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H),1.94 (m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H). 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 10.01 (s, 1H), 7.77 (s, 1H), 7.45 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 ( t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H), 1.94 ( m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H).

3-3. 1-[3-(N-3-3. 1- [3- (N- 아미노프로필카르닐Aminopropylcarbonyl )]아미노프로필-3-[3-()] Aminopropyl-3- [3- ( 트리에톡시실릴Triethoxysilyl )])] 프로필이미다졸륨Propylimidazolium 비스트리플루오르메탄술포닐아미드의Of bistrifluoromethanesulfonylamide 제조 Produce

상기 실시예 2-1에서 제조한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드(0.22 mmol)와 3 당량의 리튬비스트리플루오르메탄술포닐아미드(LiN(SO2CF3)2)를 아세톤 용매 하에서 상온에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 고체 침전물인 염화나트륨을 여과하여 제거 하였다. 여과 후, 그 여액을 감압 증류하여 클로라이드 음이온을 NTf2 음이온으로 치환하여 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드(Ⅰ- 99%, 0.13 g)를 얻었다. 3 equivalents of 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride (0.22 mmol) prepared in Example 2-1. Lithium bistrifluoromethanesulfonylamide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was stirred at room temperature under acetone solvent for 24 hours. After completion of the reaction, the solid precipitate sodium chloride was filtered off. After filtration, the filtrate was distilled under reduced pressure to replace the chloride anion with NTf 2 anion to yield 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimide. Zolium bistrifluoromethanesulfonylamide (I-99%, 0.13 g) was obtained.

1H-NMR (250 MHz, CDCl3) δ: 10.21 (s, 1H), 7.67(s, 1H), 7.60 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H), 1.94 (m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H). 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ) δ: 10.21 (s, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.60 (s, 1H), 5.92 (bs, 1H), 5.64 (bs, 1H), 4.43 ( t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.25 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.74 (q, J = 7.2 Hz, 6H), 3.11 (m, 4H), 2.11 (m, 2H), 1.94 ( m, 4H), 1.49 (m, 2H), 1. 15 (t, J = 7.2 Hz, 9H), 0.88 (t, J = 7.5 Hz, 3H).

<실험예 1> 이온성 액체 이용 구형 나노실리카의 표면 개질Experimental Example 1 Surface Modification of Spherical Nanosilica Using Ionic Liquid

상기 실시예 3-3에서 합성한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드(0.1 g)와 직경 200 nm의 구형 실리카를 1 : 1 무게 비로 혼합하여 1 M 농도의 클로르포름 용액을 제조하였다. 상기 클로로포름 용액을 24시간 동안 가열 환류한 후, 실리카를 감압 여과하였다. 고체 실리카를 디클로로 메탄과 에탄올로 여러 번 반복해서 씻어 준 다음 감압 건조하였다. 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide synthesized in Example 3-3 ( 0.1 g) and spherical silica having a diameter of 200 nm were mixed in a 1: 1 weight ratio to prepare a chloroform solution having a 1 M concentration. After the chloroform solution was heated to reflux for 24 hours, the silica was filtered under reduced pressure. The solid silica was washed with dichloromethane and ethanol several times and dried under reduced pressure.

원소 분석 결과 실리카 1 g 당 20 mmol의 우레아 작용기를 포함하는 이미다졸 염이 실리카 표면에 개질된 구형 나노실리카를 얻었다.Elemental analysis yielded spherical nanosilica in which the imidazole salt containing 20 mmol of urea functionality per gram of silica was modified on the silica surface.

<실험예 2> 개질된 구형 나노실리카를 이용한 금속 촉매의 고정화Experimental Example 2 Immobilization of a Metal Catalyst Using Modified Spherical Nanosilica

실험예 1에서 제조한 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드로 표면 개질된 직경 200 nm 구형 실리카(0.1 g, 우레아 작용기의 함량: 20 mmol/g)와 우레아 작용기에 해당하는 당량의 팔라듐아세테이트[Pd(OAc)2](5 g)를 디클로로메탄 용매에서 혼합한 다음 상온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 고체 실리카를 여과 포집한 다음, 디클로르메탄과 메탄올을 이용하여 차례로 씻어주고 상온에서 감압건조시켜 7 mmol/g의 농도로 팔라듐이 실리카에 고정화된 팔라듐 촉매를 얻었다. Surface-modified with 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide prepared in Experiment 1 200 nm diameter spherical silica (0.1 g, content of urea functionality: 20 mmol / g) and the equivalent amount of palladium acetate [Pd (OAc) 2 ] (5 g) corresponding to urea functionality are mixed in a dichloromethane solvent Stir for 12 hours. After completion of the reaction, the solid silica was collected by filtration, washed sequentially with dichloromethane and methanol, and dried under reduced pressure at room temperature to obtain a palladium catalyst immobilized on silica at a concentration of 7 mmol / g.

<실험예 3> 개질된 구형 나노실리카를 이용한 금속 촉매의 촉매반응Experimental Example 3 Catalytic Reaction of Metal Catalyst Using Modified Spherical Nanosilica

실험예 2에서 제조한 실리카에 고정화된 팔라듐 촉매를 사용하여 페닐보로닉산과 파라-브로모아세토페닐의 탄소-탄소 결합을 위한 스즈끼 반응(Suzuki reaction)을 하기와 같이 수행하였다(반응식 2 참조). Suzuki reaction for the carbon-carbon bond of phenylboronic acid and para-bromoacetophenyl using a palladium catalyst immobilized on silica prepared in Experimental Example 2 was carried out as follows (see Scheme 2). .

5 mL의 디메틸 포름 아미드에 녹인 페닐보로닉산(0.017 g, 0.14 mmol)과 파라-브로모아세토페닐(0.028g, 0.14 mmol)의 혼합물에 1.5 당량의 포타슘 아세테이트(0.02 g) 및 실험예 2에서 제조한 실리카에 고정화된 팔라듐 촉매(0.1 g, 5 mol% Pd)을 상온에서 참가한 후, 120 ℃에서 5시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 종결된 후, 반응 온도를 실온으로 냉각한 다음, 고체 실리카를 여과 회수하였다. 여액으로부터 용매를 제거한 후 반응 생성물을 관 크로마토그래피를 수행하여에 분리, 정제하였다(0.026g, 95%). 여과에 의해서 회수된 실리카에 고정화된 촉매는 물과 메탄올로 차례로 씻어 준 다음 감압에서 건조한 후 회수하여 스즈키 반응을 반복 수행하였다.In a mixture of phenylboronic acid (0.017 g, 0.14 mmol) and para-bromoacetophenyl (0.028 g, 0.14 mmol) dissolved in 5 mL of dimethyl formamide, 1.5 equivalents of potassium acetate (0.02 g) and in Experiment 2 Palladium catalyst (0.1 g, 5 mol% Pd) immobilized on the prepared silica was added at room temperature, and then heated to reflux at 120 ° C. for 5 hours. After the reaction was completed, the reaction temperature was cooled to room temperature, and then the solid silica was collected by filtration. After removing solvent from the filtrate, the reaction product was separated and purified by column chromatography (0.026 g, 95%). The catalyst immobilized on silica recovered by filtration was washed sequentially with water and methanol, dried at reduced pressure, and recovered, and the Suzuki reaction was repeated.

Figure 112006091873198-PAT00006
Figure 112006091873198-PAT00006

반응reaction 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 수득률 (%)Yield (%) 9595 9494 9696 9393 9292 9494 9393 9292 9393 9191

표 1에 나타난 바와 같이, 상기 실험예 2에서 제조한 고정화된 팔라듐 촉매를 이용하여 페닐보로닉산과 파라-브로모아세토페닐의 탄소-탄소 결합을 위한 스즈끼 반응(Suzuki reaction)을 수행한 결과 90% 이상의 반응 수득률을 나타내었으며, 반응 종결 후 실리카에 고정화된 팔라듐 금속 촉매는 여과에 의해서 회수가 가능할 뿐만 아니라 반복 사용하여도 촉매 효능이 유지됨을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the Suzuki reaction for the carbon-carbon bond of phenylboronic acid and para-bromoacetophenyl using the immobilized palladium catalyst prepared in Experimental Example 2 was 90. The reaction yield was more than%, and after completion of the reaction, the palladium metal catalyst immobilized on silica was not only recoverable by filtration, but also the catalyst efficacy was maintained even after repeated use.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 트리에톡시실릴기와 우레아기를 동시에 가지는 이중 작용기 이온성 액체을 제조함으로써, 이미디졸염의 구조를 가지고 있으므로 실리카 표면을 쉽게 개질 할 수 있다. 표면이 개질된 실리카는 금속 촉매의 고정화 등 다양한 용도로 이용되어질 수 있고, 또한, 실리카에 흡착된 이온성 액체가 녹아나오지 않는 지지형 이온성 액체상(supported ionic liquid phase) 촉매 시스템 개발로, 금속 촉매의 회수 및 재사용을 가능케 하여 경제성이 높다.As described above, according to the present invention, by preparing a double functional ionic liquid having a triethoxysilyl group and a urea group, the silica surface can be easily modified since it has a structure of an imidazole salt. The surface-modified silica can be used for various purposes such as immobilization of a metal catalyst, and also by developing a supported ionic liquid phase catalyst system in which an ionic liquid adsorbed on silica does not melt. It is economical because it enables the recovery and reuse of.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염 구조의 이중 작용기를 가지는 이온성 액체.An ionic liquid having a double functional group of an imidazole salt structure simultaneously containing a trialkoxysilyl group and a urea group represented by the following formula (1). <화학식 1><Formula 1>
Figure 112006091873198-PAT00007
Figure 112006091873198-PAT00007
(상기 식에서, (Wherein R1은 C1~C4의 알킬기이고,R 1 is a C 1 to C 4 alkyl group, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 , R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups, X는 BF4, PF6, SbF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , SbF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 , n과 m은 서로 독립적으로 1~6의 정수임.)n and m are each independently an integer from 1 to 6.)
제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 R1은 에틸기이고,According to claim 1, wherein in Formula 1 R 1 is an ethyl group, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group, R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group, X는 BF4, PF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 , n과 m은 서로 독립적으로 1~3의 정수인 것을 특징으로 하는 이중 작용기를 가지는 이온성 액체.n and m independently of each other ionic liquid having a double functional group, characterized in that an integer of 1 to 3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 1의 이미다졸염은According to claim 1 or claim 2, wherein the imidazole salt of Formula 1 is 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate; 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 또는1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate; or 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드.1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide. 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate; 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate; 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드;1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide; 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 헥사플루오르포스페이트;1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium hexafluorophosphate; 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 테트라플루오르보레이트; 또는1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium tetrafluoroborate; or 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 비스트리플루오르메탄술포닐아미드인 것을 특징으로 하는 이중 작용기를 가지는 이온성 액체.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide Sex liquid. 하기 화학식 2로 표시되는 제1항의 중간체 화합물(Ⅱ):The intermediate compound (II) of claim 1 represented by the following general formula (2): <화학식 2><Formula 2>
Figure 112006091873198-PAT00008
Figure 112006091873198-PAT00008
(상기 식에서, (Wherein R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 , R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며, R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups, m은 서로 독립적으로 1~6의 정수이임.)m is independently an integer from 1 to 6)
제4항에 있어서, 상기 화학식 2의 R1은 에틸기이고,The method according to claim 4, wherein in Formula 2 R 1 is an ethyl group, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group, R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group, m은 서로 독립적으로 1~3의 정수임을 특징으로 하는 중간체 화합물(Ⅱ).intermediate compound (II), wherein m is independently an integer from 1 to 3; 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물(Ⅱ)은The compound (II) of claim 4, wherein 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필이미다졸;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropylimidazole; 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필이미다졸; 또는1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropylimidazole; or 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필이미다졸인 것을 특징으로 하는 중간체 화합물.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropylimidazole. An intermediate compound characterized by the above-mentioned. 하기 화학식 3으로 표시되는 제1항의 중간체 화합물(Ⅲ):The intermediate compound (III) of claim 1 represented by the following general formula (3): <화학식 3><Formula 3>
Figure 112006091873198-PAT00009
Figure 112006091873198-PAT00009
(상기 식에서, (Wherein R1은 C1~C4의 알킬기이고,R 1 is a C 1 to C 4 alkyl group, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 , R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups, Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I, n과 m은 서로 독립적으로 1~6의 정수임.)n and m are each independently an integer from 1 to 6.)
제7항에 있어서, 상기 화학식 3의 R1은 에틸기이고,The method according to claim 7, wherein in Formula 3 R 1 is an ethyl group, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H, 프로필기, 부틸기 및 헥실기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 2 , R 3 and R 4 are each independently one selected from the group consisting of H, propyl group, butyl group and hexyl group, R5는 H, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and aryl group, Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I, n과 m은 서로 독립적으로 1~3의 정수인 것을 특징으로 하는 중간체 화합물(Ⅲ).Intermediate compound (III), wherein n and m are each independently an integer of 1 to 3. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물(Ⅲ)은According to claim 7 or 8, wherein the compound of formula (III) 1-[3-(N-아미노에틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드;1- [3- (N-aminoethylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride; 1-[3-(N-아미노프로필카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드; 또는1- [3- (N-aminopropylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride; or 1-[3-(N-아미노부틸카보닐)]아미노프로필-3-[3-(트리에톡시실릴)]프로필이미다졸륨 클로라이드인 것을 특징으로 하는 중간체 화합물.1- [3- (N-aminobutylcarbonyl)] aminopropyl-3- [3- (triethoxysilyl)] propylimidazolium chloride. 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 2,4,5 위치에 R2, R3 및 R4 가 치환된 아미노 알킬 이미다졸과 이소시아테이트(R5-N=C=O)를 반응시켜 화합물(Ⅱ)를 제조하는 단계(단계 1); As shown in Scheme 1, R 2 , R 3 in positions 2 , 4 , and 5 And R 4 Preparing a compound (II) by reacting the substituted amino alkyl imidazole with isocyanate (R 5 -N = C═O) (step 1); 상기 단계 1에서 제조한 화합물(Ⅱ)에 트리알콕시실릴기를 도입하여 화합물(Ⅲ)을 제조하는 단계(단계 2); 및 Preparing a compound (III) by introducing a trialkoxysilyl group into the compound (II) prepared in step 1 (step 2); And 상기 단계 2에서 제조한 화합물(Ⅲ)의 Y를 X로 치환시켜 트리알콕시실릴기와 우레아기를 동시에 포함하는 이미다졸염을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항의 화학식 1의 이중 작용기를 갖는 이온성 액체의 제조방법:Claim 1 to claim 1 characterized by comprising the step (step 3) to prepare a imidazole salt containing a trialkoxysilyl group and urea group at the same time by replacing the Y of the compound (III) prepared in step 2 to X Process for preparing an ionic liquid having a double functional group of formula (1) <반응식 1><Scheme 1>
Figure 112006091873198-PAT00010
Figure 112006091873198-PAT00010
(상기 식에서, R1은 C1~C4의 알킬기이고,(Wherein R 1 is an alkyl group of C 1 to C 4 , R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, H 또는 C1~C6의 알킬기이고,R 2 , R 3 and R 4 are, independently from each other, H or an alkyl group of C 1 to C 6 , R5는 H, C1~C16의 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,R 5 is any one selected from the group consisting of H, C 1 to C 16 alkyl groups and aryl groups, X는 BF4, PF6, SbF6, NO3, ClO4, OSO2CF3 및 N(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,X is any one selected from the group consisting of BF 4 , PF 6 , SbF 6 , NO 3 , ClO 4 , OSO 2 CF 3 and N (SO 2 CF 3 ) 2 , Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이며,Y is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I, n과 m은 서로 독립적으로 1~6의 정수임.)n and m are each independently an integer from 1 to 6.)
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