PL240103B1 - Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes - Google Patents

Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes Download PDF

Info

Publication number
PL240103B1
PL240103B1 PL431293A PL43129319A PL240103B1 PL 240103 B1 PL240103 B1 PL 240103B1 PL 431293 A PL431293 A PL 431293A PL 43129319 A PL43129319 A PL 43129319A PL 240103 B1 PL240103 B1 PL 240103B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mixture
choline
ionic
acid
medium
Prior art date
Application number
PL431293A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL431293A1 (en
Inventor
Damian Połomski
Maciej Chotkowski
Original Assignee
Univ Warszawski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Warszawski filed Critical Univ Warszawski
Priority to PL431293A priority Critical patent/PL240103B1/en
Publication of PL431293A1 publication Critical patent/PL431293A1/en
Publication of PL240103B1 publication Critical patent/PL240103B1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mieszanina jonowa zawierająca kationy choliny oraz domieszkę składnika organicznego, charakteryzuje się tym, że jest ciekła w temperaturze pokojowej i zawiera jedynie nietoksyczne komponenty, tj. octan choliny oraz dodatkowy składnik organiczny. Zgodnie z wynalazkiem, zawartość octanu choliny w mieszaninie wynosi mniej niż 75% molowych, korzystnie mniej niż 50% molowych, a zawartość wody w mieszaninie wynosi więcej niż 0,5% molowego. Zgodnie z wynalazkiem zawartość dodatkowego składnika organicznego w mieszaninie wynosi więcej niż 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych. Alternatywnie, mieszanina zawiera więcej niż jeden składnik organiczny, a ich sumaryczna zawartość w mieszaninie wynosi więcej niż 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych. Zgodnie z wynalazkiem dodatkowym składnikiem organicznym jest kwas mrówkowy, kwas octowy, mocznik, kwas szczawiowy, kwas malonowy, kwas cytrynowy lub ich mieszaniny. Zgłoszenie obejmuje tez zastosowanie ww. mieszaniny jako medium w pomiarach i badaniach elektrochemicznych, korzystnie jako medium reakcji wydzielania metali lub tlenków metali, jako medium do prowadzenia procesu elektroforezy związków organicznych, jako medium podczas elektrochemicznej charakterystyki układów nietrwałych w roztworach wodnych.The subject of the application is an ionic mixture containing choline cations and an admixture of an organic component, characterized in that it is liquid at room temperature and contains only non-toxic components, i.e. choline acetate and an additional organic component. According to the invention, the content of choline acetate in the mixture is less than 75% by mole, preferably less than 50% by mole, and the content of water in the mixture is more than 0.5% by mole. According to the invention, the content of the additional organic component in the mixture is more than 25% by mole, preferably more than 50% by mole. Alternatively, the mixture contains more than one organic component, and their total content in the mixture is more than 25% by mole, preferably more than 50% by mole. According to the invention, the additional organic component is formic acid, acetic acid, urea, oxalic acid, malonic acid, citric acid or mixtures thereof. The application also covers the use of the above-mentioned mixture as a medium in electrochemical measurements and tests, preferably as a medium for the reaction of separation of metals or metal oxides, as a medium for conducting the electrophoresis process of organic compounds, as a medium during the electrochemical characterization of unstable systems in aqueous solutions.

Description

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest jonowa mieszanina zawierająca kationy choliny oraz zastosowanie tej mieszaniny jako medium do prowadzenia procesów elektrochemicznych.The subject of the invention is an ionic mixture containing choline cations and the use of this mixture as a medium for conducting electrochemical processes.

Ciecze jonowe (ang. ionic liquids, IL) to klasa jonowych związków chemicznych, które mają temperaturę topnienia poniżej 100°C. Najczęściej, ciecze jonowe zawierają duże kationy i aniony organiczne lub nieorganiczne, o dużej zawadzie sterycznej, dzięki czemu utrudniona jest ich krystalizacja w niskich temperaturach. Ich właściwości fizyko-chemiczne, takie jak przewodnictwo, lepkość czy mieszalność z wodą, warunkowane są cechami kationu i anionu, składem oraz obecnością różnych domieszek.Ionic liquids (IL) are a class of ionic chemicals that have a melting point below 100 ° C. Most often, ionic liquids contain large cations and organic or inorganic anions with high steric hindrance, which makes their crystallization at low temperatures difficult. Their physico-chemical properties, such as conductivity, viscosity and miscibility with water, are determined by the properties of the cation and anion, their composition and the presence of various admixtures.

Ciecze jonowe znalazły liczne zastosowania w chemii. Przykładowo, stosuje się je jako medium reakcji enzymatycznych, jako rozpuszczalniki celulozy [CA2462460], lub jako rozpuszczalniki stosowane przy elektrodepozycji aktywnych metali [Electrochemical aspects of ionic liquids, Wiley (2005)]. Przykładowo, znane jest zastosowanie wodnych roztworów octanu choliny jako medium do elektrodepozycji stopu Cu-Zn [Electrochim. Acta, 108 (2013) 788].Ionic liquids have found numerous applications in chemistry. For example, they are used as enzymatic reaction medium, as cellulose solvents [CA2462460], or as solvents for use in the electrodeposition of active metals [Electrochemical aspects of ionic liquids, Wiley (2005)]. For example, it is known to use aqueous solutions of choline acetate as a medium for the electrodeposition of a Cu-Zn alloy [Electrochim. Acta, 108 (2013) 788].

Zastosowanie cieczy jonowych jako elektrolitów w procesach elektrochemicznych jest szczególnie korzystne, ponieważ zapewnia możliwość prowadzenia badań elektrochemicznych w środowisku niewodnym i stanowi alternatywę dla elektrolitów organicznych wykorzystujących standardowe rozpuszczalniki organiczne.The use of ionic liquids as electrolytes in electrochemical processes is particularly advantageous because it provides the possibility of conducting electrochemical studies in a non-aqueous environment and is an alternative to organic electrolytes using standard organic solvents.

Ciecze jonowe charakteryzują się wielokrotnie większą lepkością niż roztwory wodne soli. Wzrost lepkości powoduje jednak spadek przewodnictwa elektrolitycznego, zgodnie z regułą Waldena, która mówi, że iloczyn lepkości i granicznej przewodności molowej jest wielkością stałą [Elektrochemia. Jonika, WNT (2000) 125; Modern Electrochemistry 1. lonics, Springer (1998) 461-463]. Reguła ta ma charakter przybliżony, obrazuje jednak ogólną tendencję obserwowaną w układach elektrolitów, także wśród cieczy jonowych. Niestety, duża lepkość roztworu jest cechą niekorzystną z punktu widzenia prowadzenia procesów elektrochemicznych, ze względu na małe przewodnictwo takich elektrolitów. Lepkość roztworu można obniżyć podgrzewając układ, jednak często prowadzi to do degradacji substancji organicznych zawartych w mieszaninie.Ionic liquids are much more viscous than salt water solutions. However, an increase in viscosity causes a decrease in electrolytic conductivity, in accordance with the Walden rule, which says that the product of viscosity and boundary molar conductivity is a constant value [Electrochemistry. Jonika, WNT (2000) 125; Modern Electrochemistry 1. lonics, Springer (1998) 461-463]. This rule is approximate, but it illustrates the general tendency observed in electrolyte systems, also among ionic liquids. Unfortunately, the high viscosity of the solution is a disadvantageous feature from the point of view of electrochemical processes due to the low conductivity of such electrolytes. The viscosity of the solution can be lowered by heating the system, but this often leads to the degradation of the organic substances contained in the mixture.

Ciecze jonowe charakteryzujące się wysokim przewodnictwem jonowym na poziomie 10-20 mS cm'1 charakteryzują się najczęściej lepkością rzędu 20-50 mPa s (Tabela 1). Przykładowo, ciecze jonowe na bazie chlorków, które mają bardzo dużą lepkość, charakteryzują się niskim przewodnictwem (np. [C1C8Mim][CI] w 30°C: η = 3690 mPa s; κ = 0,09 mS cm'1). Warto zauważyć, że lepkość cieczy jonowych nie koreluje z ich gęstością, która mieści się zwykle w przedziale 1,0-1,5 gem-3, i jest nieznacznie większa od gęstości wody, przy czym z reguły najmniejsze gęstości wykazują ciecze jonowe z anionami chlorkowymi.Ionic liquids characterized by high ionic conductivity at the level of 10-20 mS cm -1 are usually characterized by a viscosity of 20-50 mPa s (Table 1). For example, chloride-based ionic liquids, which are very viscous, have low conductivity (eg [C1C8Mim] [CI] at 30 ° C: η = 3690 mPa s; κ = 0.09 mS cm -1 ). It is worth noting that the viscosity of ionic liquids does not correlate with their density, which is usually in the range of 1.0-1.5 gem -3 , and is slightly higher than that of water, with ionic liquids with chloride anions usually having the lowest densities. .

Tabela 1. Właściwości fizykochemiczne wybranych cieczy jonowych, analizowanych w literaturze naukowej pod katem ich potencjalnego wykorzystania w ogniwach elektrochemicznych, T = 25°C (jeśli jest inna jej wartość podano w nawiasie), (-) brak wartości literaturowych.Table 1. Physicochemical properties of selected ionic liquids analyzed in scientific literature in terms of their potential use in electrochemical cells, T = 25 ° C (if different, its value is given in brackets), (-) no literature values.

substancja substance gęstość [g-ęm*9]density [g-ęm * 9 ] przewodność [mS-cm*1]conductivity [mS-cm * 1 ] lepkość [mPa-s] viscosity [mPa-s] Mieszalność i wodę Miscibility and water (N(HO-Et)H3][CHOj] (N (HO-Et) H3] [CHOj] 1,20 1.20 4,40 (25*C) 4.40 (25 * C) 188(25’C) 188 (25'C) bardzo dobra very good [C2Mim][AcO] [C2Mim] [AcO] 1,10 1.10 2,50 (25*C) 2.50 (25 * C) 93(25*C) 93 (25 * C) bardzo dobra very good [CZMimjjBFł] [CZMimjjBFł] 1,28 1.28 14,1(25“C) 14.1 (25 "C) 33,8( 25*C) 33.8 (25 * C) bardzo dobra very good [EtNHj][NOa] [EtNHj] [NOa] 1,21 1.21 25,4(25*C) 25.4 (25 * C) 36,5(25*C) 36.5 (25 * C) bardzo dobra very good [PrC2MIM][Tf2N][PrC2MIM] [Tf 2 N] 1,45 1.45 1,9S(25’C) 1.9S (25'C) 91,9(25*C) 91.9 (25 * C) słaba weak (HO-C2Mim](reF*] (HO-C2Mim] (reF *] 1,34 1.34 3,42 (20’C) 3.42 (20'C) 137(25*C) 137 (25 * C) bardzo dobra very good (C4Mim][PF6)(C4Mim] [PF 6 ) 1,37 1.37 1,92(25*C) 1.92 (25 * C) 267(25*C) 267 (25 * C) słaba weak [C4Mim][[BF4][C4Mim] [[BF 4 ] 1,30 1.30 3,15(25*0) 3.15 (25 * 0) 1O4(25’C) 1O4 (25'C) bardzo dobra very good [C4Mim]|SCN] [C4Mim] | SCN] 1,07 1.07 8,98 (30*C) 8.98 (30 * C) 35,9 (30C) 35.9 (30C) bardzo dobra very good (C4Mim](TCMJ (C4Mim] (TCMJ - - 8,83 (30*C) 8.83 (30 * C) 25,7(25*0 25.7 (25 * 0 bardzo dobra very good (C4Mim]|TfO] (C4Mim] | TfO] 1,30 1.30 3,05(25*C) 3.05 (25 * C) 80(25’0 80 (25'0 bardzo dobra very good [C10Mlm][CI] [C10Mlm] [CI] 0,99 0.99 0.02 (30*C) 0.02 (30 * C) 8570 (30*0 8570 (30 * 0 bardzo dobra very good |C10Mim][TfO] | C10Mim] [TfO] 1,15 1.15 0,41 (24*C) 0.41 (24 * C) 298(25*0 298 (25 * 0 bardzo dobra very good [ClC8Mlm][CI| [ClC8Mlm] [CI | ________1,01 ________ 1.01 0,09 (30'C) 0.09 (30'C) 3690 (35*0 3690 (35 * 0 bardzo dobra very good

PL 240 103 B1PL 240 103 B1

Współcześnie, duży nacisk kładzie się na bezpieczeństwo rozpuszczalników. W przypadku cieczy jonowych toksyczność ich anionów i kationów maleje w następujących szeregach [ Crit. Rev. Env. Sci. Tec., 48 (2018) 859; Arh. Hig. Rada. Toksikol., 68 (2017) 171*]:Nowadays, great emphasis is placed on the safety of solvents. In the case of ionic liquids, the toxicity of their anions and cations decreases in the following series [Crit. Rev. Env. Sci. Tec., 48 (2018) 859; Arh. Hig. Advice. Toksikol., 68 (2017) 171 *]:

[CN]->[Tf2N]-, [PFe]’, [SbF6]-> [BF4]-, [SCN]-, [C8PO4]-> [Cl]-, [NO3]·, [C1SO4]-, [CH3COO] [CnMim]+(n>11) > (P66614]+> [C4Mim]+> [N1888]+> [C4pyr]+> [N111(2(O)OH)]+, [Ch]+ Trzeba jednak pamiętać, że za toksyczność cieczy jonowej odpowiada głównie jej kation [ Water Res., 44 (2010) 352]. Z powyższego zestawienia wynika, że najbezpieczniejsze są te ciecze jonowe, które zwierają proste kationy z nierozgałęzionymi łańcuchami alifatycznymi i aniony nie zawierające fluoru ani grup cyjankowych.[CN] -> [Tf2N] -, [PFe] ', [SbF6] -> [BF4] -, [SCN] -, [C8PO4] -> [Cl] -, [NO3] ·, [C1SO4]-, [CH3COO] [CnMim]+(n> 11)> (P66614]+> [C4Mim]+> [N1888]+> [C4pyr]+> [N111 (2 (O) OH)]+, [Ch]+However, it should be remembered that the toxicity of the ionic liquid is mainly caused by its cation [Water Res., 44 (2010) 352]. The above list shows that the safest are those ionic liquids that contain simple cations with unbranched aliphatic chains and anions that do not contain fluorine or cyanide groups.

Przykładami nietoksycznych układów jonowych są związki zawierające kation sprotonowanej choliny oraz anion halogenkowy lub resztę prostego kwasu organicznego (np. octowego). Niestety, takie układy jonowe są zwykle ciałami stałymi w temperaturze pokojowej. Przykładowo, chlorek choliny topi się z rozkładem w temperaturze ok. 300°C w odróżnienia od octanu choliny, który wprawdzie jest stały w temperaturze pokojowej, ale topi się już w ok. 85°C. Co więcej, sole choliny wykazują dużą bioneutralność.Examples of non-toxic ionic systems are compounds containing a protonated choline cation and a halide anion or a simple organic acid residue (e.g., acetic acid). Unfortunately, such ion systems are usually solids at room temperature. For example, choline chloride melts with decomposition at about 300 ° C, unlike choline acetate, which, although solid at room temperature, melts at about 85 ° C. What's more, choline salts show high biotransformity.

Istnieje możliwość otrzymania w temperaturze pokojowej ciekłych roztworów jonowych, zawierających nietoksyczny octan choliny lub chlorek choliny, poprzez dodanie do nich naturalnego związku organicznego, np. kwasu szczawiowego lub cytrynowego. Otrzymuje się w ten sposób układy będące cieczami już temperaturach pokojowych [Chem. Rev. 2014, 114, 11060-11082]. Najnowsze doniesienia literaturowe wskazują, że cholina w układach zawierających kwasy organiczne ulega reakcji estryfikacji, jednak proces ten jest powolny [ACS Sustainable Chem. Eng., 7 (2019) 11521], przez co zmiana właściwości fizyko-chemicznych analizowanych układów jest także powolna.It is possible to obtain liquid ionic solutions containing non-toxic choline acetate or choline chloride at room temperature by adding a natural organic compound, e.g. oxalic acid or citric acid. In this way, systems which are liquids at room temperatures are obtained [Chem. Rev. 2014, 114, 11060-11082]. Recent literature reports indicate that choline in systems containing organic acids undergoes esterification reaction, but the process is slow [ACS Sustainable Chem. Eng., 7 (2019) 11521], therefore the change of the physico-chemical properties of the analyzed systems is also slow.

Cholina ma szerokie zastosowanie przemysłowe, przykładowo do syntezy jej pochodnych [US2731493A, US2013536A]. Cholinę stosuje się również do odżywiania i stymulacji rozwojuCholine has a wide industrial application, for example for the synthesis of its derivatives [US2731493A, US2013536A]. Choline is also used to nourish and stimulate development

[BE1024170B1], m.in. jako składnik herbicydu [US2019142006A1].[BE1024170B1], incl. as a component of the herbicide [US2019142006A1].

Chlorek choliny z mocznikiem i metylomocznikiem stosuje się również do wytwarzania utwardzacza epoksydowego [PL227299B1]. Doniesienia literaturowe wskazują na możliwość zastosowania cieczy jonowych na bazie choliny także jako substancji przeciwzapalnych [J. Mol. Liquids, 232 (2017) 20]. Są one analizowane także w kontekście syntezy organicznej [J. Mol. Liquids, 227 (2017) 234]. Badano również octan choliny w mieszaninach z DMSO i wodą w kontekście rozpuszczania celulozy [J. Chem. Eng. Data, 64 (2019) 2923]. Znane jest zastosowanie układów zawierających chlorek choliny i mocznik lub glikol etylenowy, jako medium ekstrakcyjne [J. Water Process Eng., 21 (2018) 163].Choline chloride with urea and methyl urea is also used to prepare the epoxy hardener [PL227299B1]. Literature reports indicate the possibility of using ionic liquids based on choline also as anti-inflammatory substances [J. Moth. Liquids, 232 (2017) 20]. They are also analyzed in the context of organic synthesis [J. Moth. Liquids, 227 (2017) 234]. Choline acetate in mixtures with DMSO and water was also investigated in the context of dissolving cellulose [J. Chem. Eng. Date, 64 (2019) 2923]. It is known to use systems containing choline chloride and urea or ethylene glycol as an extraction medium [J. Water Process Eng., 21 (2018) 163].

Chlorek lub octan choliny w połączeniu z mocznikiem, glicerolem lub glikolem etylenowym (1:1) wykazują silniejsze właściwości hamujące rozwój bakterii niż pojedyncze składniki [Chemosphere, 132 (2015) 63], a jednocześnie ich toksyczność jest mniejsza niż toksyczność pojedynczych składników. Wykazano, że octan choliny jest mniej toksyczny od chlorku choliny [Chemosphere, 132 (2015) 63], a mieszanina chlorku choliny z kwasem octowym jest bardziej toksyczna od samego octanu choliny [ACS Sustainable Chem. Eng., 3 (2015) 3398].Chloride or choline acetate in combination with urea, glycerol or ethylene glycol (1: 1) show stronger bacterial inhibitory properties than single components [Chemosphere, 132 (2015) 63], and at the same time their toxicity is lower than the toxicity of single components. Choline acetate has been shown to be less toxic than choline chloride [Chemosphere, 132 (2015) 63], and a mixture of choline chloride and acetic acid is more toxic than choline acetate alone [ACS Sustainable Chem. Eng., 3 (2015) 3398].

Biorąc pod uwagę małą toksyczność choliny i jej mieszanin z naturalnymi, organicznymi związkami, atrakcyjne jest zastosowanie tego typu mieszanin jako medium podczas pomiarów elektrochemicznych w odniesieniu do układów, które mogą zostać wykorzystane przy produkcji związków biologicznie czynnych. W literaturze pojawiają się pojedyncze doniesienia literaturowe dotyczącej badań elektrochemicznych niewodnych układów na bazie choliny, jednak ograniczają się one praktycznie do jej halogenkowych postaci.Taking into account the low toxicity of choline and its mixtures with natural, organic compounds, it is attractive to use this type of mixtures as a medium during electrochemical measurements in relation to systems that can be used in the production of biologically active compounds. In the literature, there are individual reports on the electrochemical studies of non-aqueous choline-based systems, but they are practically limited to its halide forms.

Znana jest charakterystyka elektrochemiczna mieszanin zawierających halogenki choliny jako akceptory wiązań wodorowych (ang. hydrogen bond aceptor, HBA) w obecności odpowiednich donorów wiązań wodorowych (ang. hydrogen bond donor, HBD) [Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108]. Na podstawie analizy wyników tych badań (Tabela 2) można zauważyć, że stabilność elektrochemiczna halogenków choliny maleje w szeregu Cl > Br > I. Mieszaniny zawierające fluorki, jako bardzo toksyczne, nie zostały uwzględnione w analizie. Pojedyncze wyniki opisane w w/w publikacji dotyczyły także azotanów(V) i chloranów(VII).The electrochemical characterization of mixtures containing choline halides as hydrogen bond acceptors (HBA) in the presence of appropriate hydrogen bond donors (HBD) is known [Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108]. Based on the analysis of the results of these tests (Table 2), it can be seen that the electrochemical stability of the choline halides decreases in the Cl> Br> I series. Mixtures containing fluorides, as very toxic, were not included in the analysis. The individual results described in the above-mentioned publication also concerned nitrates (V) and chlorates (VII).

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

Tabela 2. Wybrane właściwości fizykochemiczne układów na bazie choliny. Potencjały vs. Ag|AgCI (10 mM) w acetonitrylu. [Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108].Table 2. Selected physicochemical properties of choline-based systems. Potentials vs. Ag | AgCl (10 mM) in acetonitrile. [Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108].

układ system EiM EiM EaM EaM Okno potencjałowe [V] Potential window [V] ChCi+kwas szczawiowy ChCi + oxalic acid -0,92 -0.92 1,24 1.24 2,16 2.16 ChCI+glkerol ChCl + glkerol -2,21 -2.21 1,38 1.38 3,59 3.59 ChCI+ mocznik ChCl + urea -2,75 -2.75 1,54 1.54 4,29 4.29 ChCi+kwas malonowy ChCi + malonic acid -2,55 -2.55 1,70 1.70 4,25 4.25 ChBr+glicerol ChBr + glycerol -2,36 -2.36 1,16 1.16 3,52 3.52 ChBr* mocznik ChBr * urea -2,09 -2.09 1,23 1.23 3,32 3.32 ChBr*kwas malonowy ChBr * malonic acid -2,38 -2.38 1,03 1.03 2,41 2.41 CN+kwas szczawiowy CN + oxalic acid -0,92 -0.92 1,24 1.24 2,16 2.16 Chl*glicerol Chl * glycerol -2,32 -2.32 0,44 0.44 2,76 2.76 Chi* mocznik Chi * urea -0,89 -0.89 0,36 0.36 1,25 1.25 Chi*kwas malonowy Chi * malonic acid -2,32 -2.32 0,44 0.44 2,76 2.76

Układy zawierające chlorek choliny oraz mocznik i kwas malonowy były również badane elektrochemicznie, jednak ze względu na dużą lepkość tych układów, okna potencjałowe musiały być rejestrowane w temperaturze 70°C [U.P.B. Sci. Buli. Series B, 76 (2014) 21],The systems containing choline chloride as well as urea and malonic acid were also tested electrochemically, but due to the high viscosity of these systems, the potential windows had to be registered at a temperature of 70 ° C [U.P.B. Sci. Bull. Series B, 76 (2014) 21]

Znana jest mieszanina chlorku choliny i glikolu etylenowego (1:2) charakteryzująca się niskimi współczynnikami lepkości w temperaturze pokojowej (37 mPa s w 25°C) [Green Chem., 13 (2011) 82], jednak ze względu trujące właściwości glikolu oraz wysoką temperaturę wrzenia, jego zastosowanie podczas elektrochemicznej syntezy i badania układów biologicznych, nie jest preferowane.There is a known mixture of choline chloride and ethylene glycol (1: 2) characterized by low viscosity coefficients at room temperature (37 mPa s at 25 ° C) [Green Chem., 13 (2011) 82], but due to the poisonous properties of glycol and high temperature boiling point, its use in electrochemical synthesis and the study of biological systems is not preferred.

Zbadana została również lepkość i przewodnictwo układów na bazie chlorku choliny z innymi substancjami, w tym z kwasami organicznymi. Przykładowo, w temperaturze 25°C mieszanina chlorku choliny z mocznikiem ma dużą lepkość 259 mPa s, a w mieszaninie z kwasem malonowym aż 1124 mPa s [J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 788]. Przewodnictwo mieszaniny chlorku choliny z mocznikiem w 40°C wynosi ok. 0,2 mS-cm-1 [Sc/. China Chem., 59 (2016) 571],The viscosity and conductivity of systems based on choline chloride with other substances, including organic acids, were also tested. For example, at a temperature of 25 ° C, a mixture of choline chloride with urea has a high viscosity of 259 mPa s, and in a mixture with malonic acid as much as 1124 mPa s [J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 788]. The conductivity of the mixture of choline chloride with urea at 40 ° C is about 0.2 mS-cm- 1 [Sc /. China Chem., 59 (2016) 571],

Duża lepkość mieszanin jonowych (niskie przewodnictwo) na bazie chlorku choliny i kwasów organicznych przesądza o tym, że ich wykorzystanie w elektrochemii nie jest częste, a wykorzystanie mieszanin jonowych zawierających inne sole choliny nie jest znane.The high viscosity of ionic mixtures (low conductivity) based on choline chloride and organic acids means that their use in electrochemistry is not frequent, and the use of ionic mixtures containing other choline salts is unknown.

Istnieje niezaspokojona potrzeba opracowania nowych, ciekłych mieszanin jonowych na bazie choliny wykazujących niską lepkość i duże przewodnictwo jonowe, a jednocześnie cechujące się niską toksycznością, bioneutralnością i biodegradowalnością, które mogłyby służyć jako medium w procesach elektrochemicznych.There is an unmet need to develop new choline-based liquid ionic mixtures that exhibit low viscosity and high ionic conductivity, while having low toxicity, bioreutrality and biodegradability, which could serve as a medium for electrochemical processes.

Istota wynalazku.The essence of the invention.

Mieszanina jonowa zawierająca kationy choliny oraz domieszkę składnika organicznego, charakteryzuje się tym, że jest ciekła w temperaturze pokojowej i zawiera jedynie nietoksyczne komponenty, tj. octan choliny oraz dodatkowy składnik organiczny, którym jest kwas mrówkowy, kwas octowy, mocznik, kwas szczawiowy, kwas malonowy, kwas cytrynowy lub ich mieszaniny.The ionic mixture containing choline cations and an admixture of an organic component is liquid at room temperature and contains only non-toxic components, i.e. choline acetate and an additional organic component, which is formic acid, acetic acid, urea, oxalic acid, and malonic acid. , citric acid or mixtures thereof.

Zgodnie z wynalazkiem, zawartość octanu choliny w mieszaninie wynosi mniej niż 75% molowych, korzystnie mniej niż 50% molowych. Zgodnie z wynalazkiem, zawartość wody w mieszaninie wynosi więcej niż 0,5% molowego. Zgodnie z wynalazkiem zawartość składnika organicznego w mieszaninie wynosi więcej niż 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych. Alternatywnie, mieszanina zawiera więcej niż jeden składnik organiczny, a ich sumaryczna zawartość w mieszaninie wynosi więcej niż 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych.According to the invention, the content of choline acetate in the mixture is less than 75 mol%, preferably less than 50 mol%. According to the invention, the water content of the mixture is more than 0.5 mol%. According to the invention, the content of the organic component in the mixture is more than 25% by mol, preferably more than 50% by mol. Alternatively, the mixture contains more than one organic component and the total content of the mixture is more than 25 mole%, preferably more than 50 mole%.

Zastosowanie mieszaniny jonowej opisanej powyżej jako medium w pomiarach i badaniach elektrochemicznych, korzystnie jako medium reakcji wydzielania metali lub tlenków metali, jako medium do prowadzenia procesu elektroforezy związków organicznych, jako medium podczas elektrochemicznej charakterystyki układów nietrwałych w roztworach wodnych.The use of the ionic mixture described above as a medium in electrochemical measurements and studies, preferably as a medium for the precipitation of metals or metal oxides, as a medium for electrophoresis of organic compounds, as a medium during the electrochemical characterization of unstable systems in aqueous solutions.

Wynalazek został poniżej opisany szczegółowo w przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku. Figury 1-3 przedstawiają wygląd otrzymanych mieszanin jonowych octanu choliny z wybranymi związkami organicznymi, tj.:The invention will now be described in detail by way of example with reference to the accompanying drawing. Figures 1-3 show the appearance of the obtained choline acetate ionic mixtures with selected organic compounds, i.e .:

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

Fig. 1 mieszanina: octan choliny i mocznik (Ch+U) w stosunku 1:2;Fig. 1 1: 2 mixture of choline acetate and urea (Ch + U);

mieszanina: octan choliny i uwodniony kwas szczawiowy (ChAc+OxAd) w stosunku 1:2;1: 2 mixture of choline acetate and hydrated oxalic acid (ChAc + OxAd);

mieszanina: octan choliny i bezwodny kwas szczawiowy (ChAc+OxAa) w stosunku 1:2;1: 2 mixture of choline acetate and anhydrous oxalic acid (ChAc + OxA a );

mieszanina: octan choliny i kwas malonowy (ChAc+MA) w stosunku 1:2;1: 2 mixture of choline acetate and malonic acid (ChAc + MA);

Fig. 2 mieszanina: octan choliny i kwas cytrynowy (ChAc+CA) w stosunku 2:1;Fig. 2 a mixture of choline acetate and citric acid (ChAc + CA) in the ratio 2: 1;

mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:1;1: 1 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:2;1: 2 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:3;1: 3 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

Fig. 3 mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:1;Fig. 3 a 1: 1 mixture of choline acetate and acetic acid (ChAc + AA);

mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:2;1: 2 mixture of choline acetate and acetic acid (ChAc + AA);

mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:3.mixture: choline acetate and acetic acid (ChAc + AA) in the ratio 1: 3.

Figury 4-14 przedstawiają wykresy lepkości kinematycznej w funkcji temperatury zmierzone dla otrzymanych mieszanin jonowych octanu choliny z wybranymi związkami organicznymi, tj.:Figures 4-14 show graphs of kinematic viscosity as a function of temperature measured for the obtained choline acetate ion mixtures with selected organic compounds, i.e .:

Fig. 4 mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:1;Fig. 4 a 1: 1 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

Fig. 5 mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:2;Fig. 5 a 1: 2 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

Fig. 6 mieszanina: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:3;Fig. 6 a 1: 3 mixture of choline acetate and formic acid (ChAc + FA);

Fig. 7 mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:1;Fig. 7 a 1: 1 mixture of choline acetate and acetic acid (ChAc + AA);

Fig. 8 mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:2;Fig. 8 a 1: 2 mixture of choline acetate and acetic acid (ChAc + AA);

Fig. 9 mieszanina: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:3;Fig. 9 a 1: 3 mixture of choline acetate and acetic acid (ChAc + AA);

Fig. 10 mieszanina: octan choliny i mocznik (Ch+U) w stosunku 1:2;Fig. 10 a mixture of choline acetate and urea (Ch + U) in the ratio 1: 2;

Fig. 11 mieszanina: octan choliny i uwodniony kwas szczawiowy (ChAc+OxAd) w stosunku 1:2;Fig. 11 1: 2 mixture of choline acetate and hydrated oxalic acid (ChAc + OxAd);

Fig. 12 mieszanina: octan choliny i bezwodny kwas szczawiowy (ChAc+OxAa) w stosunku 1:2;Fig. 12 a 1: 2 mixture of choline acetate and anhydrous oxalic acid (ChAc + OxA a );

Fig. 13 mieszanina: octan choliny i kwas malonowy (ChAc+MA) w stosunku 1:2;Fig. 13 a 1: 2 mixture of choline acetate and malonic acid (ChAc + MA);

Fig. 14 mieszanina: octan choliny i kwas cytrynowy (ChAc+CA) w stosunku 2:1.Fig. 14 a mixture of choline acetate and citric acid (ChAc + CA) in the ratio 2: 1.

Figury 15-25 przedstawiają wykresy przewodności w funkcji temperatury zmierzone dla otrzymanych mieszanin jonowych octanu choliny z wybranymi związkami organicznymi, tj.:Figures 15-25 show the graphs of conductivity as a function of temperature measured for the obtained choline acetate ion mixtures with selected organic compounds, i.e .:

Fig. 15 Fig. 15 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:1; choline acetate and formic acid (ChAc + FA) in a 1: 1 ratio; Fig. 16 Fig. 16 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:2; choline acetate and formic acid (ChAc + FA) in a ratio of 1: 2; Fig. 17 Fig. 17 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas mrówkowy (ChAc+FA) w stosunku 1:3; choline acetate and formic acid (ChAc + FA) in a ratio of 1: 3; Fig. 18 Fig. 18 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:1; choline acetate and acetic acid (ChAc + AA) in a ratio of 1: 1; Fig. 19 Fig. 19 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA)w stosunku 1:2; choline acetate and acetic acid (ChAc + AA) in a ratio of 1: 2; Fig. 20 Fig. 20 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas octowy (ChAc+AA) w stosunku 1:3; choline acetate and acetic acid (ChAc + AA) in a ratio of 1: 3; Fig. 21 Fig. 21 mieszanina: mixture: octan choliny i mocznik (Ch+U) w stosunku 1:2; choline acetate and urea (Ch + U) in a ratio of 1: 2; Fig. 22 Fig. 22 mieszanina: mixture: octan choliny i uwodniony kwas szczawiowy (ChAc+OxAd) w stosunku 1:2; choline acetate and hydrated oxalic acid (ChAc + OxAd) in a ratio of 1: 2; Fig. 23 Fig. 23 mieszanina: mixture: octan choliny i bezwodny kwas szczawiowy (ChAc+OxAa) w stosunku 1:2;choline acetate and anhydrous oxalic acid (ChAc + OxA a ) in a ratio of 1: 2; Fig. 24 Fig. 24 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas malonowy (ChAc+MA) w stosunku 1:2; choline acetate and malonic acid (ChAc + MA) in a ratio of 1: 2; Fig. 25 Fig. 25 mieszanina: mixture: octan choliny i kwas cytrynowy (ChAc+CA) w stosunku 2:1. choline acetate and citric acid (ChAc + CA) in a ratio of 2: 1.

Skład powyższych mieszanin określono w stosunkach molowych wskazanych składników.The composition of the above mixtures was determined in the molar ratios of the indicated components.

Szczegółowy opis wynalazku.Detailed Description of the Invention.

Sole choliny w mieszaninach z prostymi związkami organicznymi i kwasami organicznymi tworzą układy jonowe o temperaturze topnienia niżej niż temperatura pokojowa, co stwarza możliwość ich potencjalnego zastosowania jako niewodnego medium w procesach elektrochemicznych. Znane nietoksyczne mieszaniny jonowe zawierające m.in. chlorki wykazują dużą lepkość oraz niskie, niewystarczające przewodnictwo w temperaturze pokojowej, jak zaprezentowano w Tabeli 3.Choline salts in mixtures with simple organic compounds and organic acids form ionic systems with a melting point lower than room temperature, which makes it possible to use them as a non-aqueous medium in electrochemical processes. Known non-toxic ionic mixtures containing i.a. Chlorides show high viscosity and low, insufficient conductivity at room temperature, as shown in Table 3.

Tabela 3. Charakterystyka wybranych mieszanin chlorku choliny odpowiednio z mocznikiem, kwasem szczawiowym, kwasem malonowym. (d) gęstość; (η) lepkość dynamiczna; (σ) przewodność, (-) brak wartości w literaturowych. [J. Chem. Eng. Data, 597 (2014) 2221; Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108; Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 21383; ACS Sustainable Chem. Eng., 2 (2014) 2416; J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 9142]Table 3. Characteristics of selected mixtures of choline chloride with urea, oxalic acid and malonic acid, respectively. (d) density; (η) dynamic viscosity; (σ) conductivity, (-) no value in the literature. [J. Chem. Eng. Data, 597 (2014) 2221; Chem. Soc. Rev., 41 (2012) 7108; Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 21383; ACS Sustainable Chem. Eng., 2 (2014) 2416; J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 9142]

Symbol Symbol Stosunek molowy Molar ratio d [g-on-*] w 25*0 d [g-on- *] at 25 * 0 η |mPa>s] w 25*C η | mPa> s] at 25 * C o [mS-cm-1]o [mS-cm -1 ] ChCI + U ChCI + U 1:2 1: 2 1,250 1,250 750 750 0,199 (w 40*C| 0.199 (at 40 * C | ChCI + OxA ChCI + OxA 1:1 1: 1 1,260 1,260 8953 8953 4,98 (w 30*C) 4.98 (at 30 * C) ChCI + MA WANT + MA 1:1 1: 1 1,230 1,230 1389 1389 0,742 (w 25*C) 0.742 (at 25 * C) ChCI + MA WANT + MA 1:2 1: 2 1,250 1,250 1124 1124 - -

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

W celu zapewnienia nietoksyczności ciekłego jonowego układu według wynalazku, zdecydowano o wykorzystaniu octanu choliny, który jest neutralny dla ludzi, ponieważ zarówno cholina, jak również kwas octowy to związki występujące w ludzkim organizmie.In order to ensure the non-toxicity of the liquid ionic system according to the invention, it was decided to use choline acetate, which is neutral for humans, since both choline and acetic acid are compounds found in the human body.

Octan choliny nie jest często stosowany w laboratoriach chemicznych i biochemicznych głównie z uwagi na stosunkowo wysoką cenę w porównaniu z chlorkiem choliny oraz na trudności z oczyszczaniem octanu choliny w procesie osuszania pod zmniejszonym ciśnieniem. Mimo że związek ten jest dostępny komercyjnie, to jest on stosunkowo słabo zbadany fizykochemicznie.Choline acetate is not often used in chemical and biochemical laboratories mainly due to the relatively high price compared to choline chloride and the difficulty of purifying choline acetate in the vacuum drying process. Although this compound is commercially available, it is relatively poorly studied physicochemically.

W poszukiwaniu optymalnego składu ciekłej mieszaniny opartej na octanie choliny wytypowano lekkie niskotoksyczne, bioneutralne związki organiczne: kwas mrówkowy, kwas octowy, mocznik, uwodniony kwas szczawiowy, bezwodny kwas szczawiowy, kwas malonowy i kwas cytrynowy. Wszelkie związki toksyczne lub bio-niekompatybilne zostały wykluczone z badań, nawet jeśli ich zastosowanie mogłoby potencjalnie obniżyć lepkość mieszaniny lub podnieść jej przewodnictwo jonowe. Podstawowe właściwości fizykochemiczne komponentów zastosowanych do przygotowania mieszanin jonowych (temperatura topnienia, gęstość) przedstawiono w Tabeli 4.In search of the optimal composition of the liquid mixture based on choline acetate, light low-toxic, bi-neutral organic compounds were selected: formic acid, acetic acid, urea, hydrated oxalic acid, anhydrous oxalic acid, malonic acid and citric acid. Any toxic or bio-incompatible compounds were excluded from the study, even if their use could potentially lower the viscosity of the mixture or increase its ionic conductivity. The basic physicochemical properties of the components used in the preparation of ionic mixtures (melting point, density) are presented in Table 4.

Tabela 4. Charakterystyka komponentów mieszanin według wynalazku. (Tt) temperatura topnienia; (d) gęstość; (-) brak wartości w literaturowych.Table 4. Characteristics of the components of the mixtures according to the invention. (Mp) melting point; (d) density; (-) no value in literature.

Naiwa komponentu i Jego symbol The naive of the component and its symbol ttcj tt d [rem1]d [rem 1 ] Chlorek choliny [ChCl] Choline chloride [ChCl] 302-305 302-305 1,024 (25*C) 1.024 (25 * C) Octan choliny [ChAc] Choline acetate [ChAc] 80-85 80-85 - - Kwas mrówkowy [FA] Formic acid [FA] 8,3 8.3 1,220 (20Χ) 1,220 (20Χ) Kwas octowy [AA] Acetic acid [AA] 17 17 1,045 (25Χ) 1.045 (25Χ) Mocznik [UJ Urea [UJ 132-135 132-135 1,335 (25XJ 1.335 (25XJ Kwas szczawiowy (dlhydrat) [OxAd] Oxalic acid (dihydrate) [OxAd] 98-100 98-100 1,650 (20Χ) 1,650 (20Χ) Kwas szczawiowy (bezwodny) [ΟχΑ,] Oxalic acid (anhydrous) [ΟχΑ,] 189,5 189.5 1,900 (25Χ) 1,900 (25Χ) Kwas malonowy [MA] Malonic acid [MA] 132-135 132-135 1,619 (25Χ) 1.619 (25Χ) Kwas cytrynowy (monohydrat) [CA] Citric acid (monohydrate) [CA] 156 156 1,542 (25Χ) 1.542 (25Χ)

Przygotowano mieszaniny jonowe octanu choliny (ChAc) z wytypowanymi komponentami organicznymi (kwas mrówkowy FA, kwas octowy AA, mocznik U, uwodniony kwas szczawiowy OxAd, bezwodny kwas szczawiowy OxAa, kwas malonowy MA, kwas cytrynowy CA), w różnych stosunkach molowych. Przygotowanie ciekłych mieszanin jonowych na bazie octanu choliny jest nieskomplikowane i polega na zmieszaniu komponentów i podgrzaniu otrzymanej mieszaniny do ok. 65-70°C przez czas krótszy niż 60 minut. Jest to procedura zdecydowanie prostsza i szybsza w porównaniu do procedur przygotowania analogicznych mieszanin na bazie chlorku choliny, które wymagają większych nakładów czasowych (nawet kilkugodzinnych) z uwagi na powolny proces mieszania się składników mieszaniny wynikający z dużej lepkości powstającej cieczy jonowej.Choline acetate ionic mixtures (ChAc) with selected organic components (formic acid FA, acetic acid AA, urea U, hydrated oxalic acid OxAd, anhydrous oxalic acid OxA a , malonic acid MA, citric acid CA) were prepared in various molar ratios. Preparation of liquid ionic mixtures based on choline acetate is uncomplicated and consists in mixing the components and heating the obtained mixture to approx. 65-70 ° C for less than 60 minutes. This procedure is much simpler and faster compared to the procedures for the preparation of analogous mixtures based on choline chloride, which require more time (even several hours) due to the slow mixing process of the mixture components resulting from the high viscosity of the ionic liquid formed.

Szczegółowe przepisy przygotowania mieszanin jonowych według wynalazku przedstawiono w przykładach 1-12, a wygląd otrzymanych mieszanin zestawiono w Tabeli 5. Skład mieszanin został opracowany eksperymentalnie pod kątem minimalizacji ich lepkości. Zaobserwowano, że zbyt duża zawartość octanu choliny prowadziła do otrzymania zbyt lepkich cieczy (np. Przykład 11). Zaobserwowano, że po zmieszaniu stałego octanu choliny z pozostałymi organicznymi komponentami mieszanin, w czasie krótszym niż 60 minut tworzyła się ciekła mieszanina jonowa.Detailed recipes for the preparation of ionic mixtures according to the invention are presented in Examples 1-12, and the appearance of the mixtures obtained is summarized in Table 5. The compositions of the mixtures have been experimentally developed to minimize their viscosity. It was observed that too high a choline acetate content led to too viscous liquids (e.g. Example 11). It was observed that a liquid ionic mixture was formed in less than 60 minutes when solid choline acetate was mixed with the remaining organic components of the mixtures.

Przebadano przewodnictwo jonowe otrzymanych mieszanin jonowych na bazie octanu choliny. Nieoczekiwanie okazało się, że mieszaniny te wykazują zdecydowanie wyższe przewodnictwo jonowe i niższą lepkość (Tabela 6) w porównaniu z podobnymi mieszaninami na bazie chlorku choliny (Tabela 3).The ionic conductivity of the obtained ionic mixtures based on choline acetate was investigated. Surprisingly, it was found that these mixtures exhibit significantly higher ionic conductivity and lower viscosity (Table 6) compared to similar mixtures based on choline chloride (Table 3).

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

Tabela 5. Charakterystyka wyglądu otrzymanych mieszanin octanu choliny odpowiednio z mocznikiem, kwasem szczawiowym, kwasem malonowym, kwasem cytrynowym, kwasem mrówkowym i kwasem octowym. T = 25°C.Table 5. Characterization of the appearance of the obtained mixtures of choline acetate with urea, oxalic acid, malonic acid, citric acid, formic acid and acetic acid, respectively. T = 25 ° C.

Mieszanina Mixture Stosunek molowy Molar ratio Wygląd Appearance ChAc + FA ChAc + FA 1:1 1: 1 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + FA ChAc + FA 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + FA ChAc + FA 1:3 1: 3 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + AA ChAc + AA 1:1 1: 1 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + AA ChAc + AA 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + AA ChAc + AA 1:3 1: 3 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + U ChAc + U 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna, lepka ciecz transparent, colorless, viscous liquid ChAc + OxAd ChAc + OxAd 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + ΟχΑ. ChAc + ΟχΑ. 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna ciecz transparent, colorless liquid ChAc + MA ChAc + MA 1:2 1: 2 transparentna, bezbarwna, lepka ciecz, wydzielają się pęcherzyki gazu transparent, colorless, viscous liquid, gas bubbles are released ChAc + CA ChAc + CA 1:2 1: 2 bardzo lepka substancja very sticky substance ChAc + CA ChAc + CA 2:1 2: 1 transparentna, bezbarwna, lepka ciecz transparent, colorless, viscous liquid

Zaobserwowano, że spośród mieszanin w stosunku molowym 1:2, szczególnie dobre parametry (niska lepkość i wysokie przewodnictwo) w temperaturze 25°C wykazywały mieszaniny octanu choliny z kwasem mrówkowym (Ch+FA: 21,46 mPa s, 9,93 mS cm·1), kwasem octowym (Ch+AA: 55,31 mPa s, 3,28 mS cm·1) i dwuwodnym kwasem szczawiowym (Ch+OxAd: 43,13 mPa s, 7,51 mS cm·1), co odróżnia je od znanych mieszanin zawierających kation choliny. Zaobserwowano również, że w przypadku mieszanin octanu choliny z kwasem mrówkowym i kwasem octowym przewodnictwo jonowe znacząco wzrasta przy spadku zawartości octanu choliny (Tabela 5). Należy zauważyć, że nawet przy małej zawartości octanu choliny (25%, stosunek molowy 1:3), mieszaniny te wykazują w temperaturze pokojowej większe przewodnictwo jonowe (Ch+FA: 15,80 mS cm·1; Ch+AA: 4,86 mS cm·1) niż czysty kwas mrówkowy (FA: 5,50 mScm·1 w 18°C) i kwas octowy (AA: 0,32 mS cm·1 w 18°C), a także sam octan choliny, który w temperaturze pokojowej jest ciałem stałym.It was observed that among the mixtures in a molar ratio of 1: 2, the mixtures of choline acetate with formic acid (Ch + FA: 21.46 mPa s, 9.93 mS cm) showed particularly good parameters (low viscosity and high conductivity) at 25 ° C. 1 ), acetic acid (Ch + AA: 55.31 mPa s, 3.28 mS cm 1 ) and dihydrate oxalic acid (Ch + OxAd: 43.13 mPa s, 7.51 mS cm 1 ), distinguishes them from known mixtures containing the choline cation. It was also observed that in the case of mixtures of choline acetate with formic acid and acetic acid, the ionic conductivity increased significantly with a decrease in the content of choline acetate (Table 5). It should be noted that even with a low content of choline acetate (25%, molar ratio 1: 3), these mixtures show higher ionic conductivity at room temperature (Ch + FA: 15.80 mS cm 1 ; Ch + AA: 4.86 mS cm · 1 ) than pure formic acid (FA: 5.50 mScm · 1 at 18 ° C) and acetic acid (AA: 0.32 mS cm · 1 at 18 ° C), as well as choline acetate itself, which in is a solid at room temperature.

Zaobserwowano również, że zawartość wody w mieszaninach jonowych, nawet tych, które zostały otrzymane z substratów zawierających jej ślady jest wyższa niż wynika to z sumy jej zawartości w tychże substratach. Woda tworzy się w układzie zawierającym octan choliny w wyniku zachodzącej powoli reakcji estryfikacji, analogicznie jak w mieszaninach na bazie chlorku choliny [ACS Sustainable Chem. Eng., 7 (2019) 11521]. Okazuje się jednak, że niska, ale zauważalna, zawartość wody może znacząco wpływać na polepszenie parametrów takich jak lepkość i przewodność mieszaniny jonowej, co zostało zobrazowane na przykładzie przewodności układu octanu choliny z kwasem szczawiowym. Przewodność jonowa mieszaniny znacząco rośnie od wartości 0,48 mS cm·1 przy zawartości wody ok. 3% wag. w układzie otrzymanym z bezwodnego kwasu szczawiowego (Ch+OxAa), do ok. 7,51 mS cm·1 dla układu otrzymanego z dwuwodnego kwasu szczawiowego (Ch+OxAd) zawierającego ok. 12% wag. wody.It was also observed that the water content in ionic mixtures, even those obtained from substrates containing traces of it, is higher than it results from the sum of its content in these substrates. Water is formed in a system containing choline acetate as a result of a slow esterification reaction, analogous to mixtures based on choline chloride [ACS Sustainable Chem. Eng., 7 (2019) 11521]. It turns out, however, that the low, but noticeable, water content can significantly improve the parameters such as viscosity and conductivity of the ionic mixture, which was illustrated by the conductivity of the system of choline acetate with oxalic acid. The ionic conductivity of the mixture increases significantly from the value of 0.48 mS cm · 1 at the water content of approx. 3% by weight. in the system obtained from anhydrous oxalic acid (Ch + OxA a ), to approx. 7.51 mS cm · 1 for the system obtained from oxalic acid dihydrate (Ch + OxAd) containing approx. 12 wt. water.

PL240 103 Β1PL240 103 Β1

Tabela 6. Charakterystyka otrzymanych mieszanin octanu choliny odpowiednio z mocznikiem, kwasem szczawiowym, kwasem malonowym, kwasem cytrynowym, kwasem mrówkowym i kwasem octowym, (d) gęstość; (η) lepkość dynamiczna; (σ) przewodność, (wh2o) - zawartość wody, (~) wartość przybliżona, ze względu na wydzielające się pęcherzyki gazu.Table 6. Characteristics of the obtained mixtures of choline acetate with urea, oxalic acid, malonic acid, citric acid, formic acid and acetic acid, respectively, (d) density; (η) dynamic viscosity; (σ) conductivity, (wh2o) - water content, (~) approximate value, due to gas bubbles.

Mieszanina Mixture Stosunek molowy Molar ratio d [g-cm3]d [g-cm 3 ] q[mPas] q [mPas] o [mS-cm1]o [mS-cm 1 ] 25’C 25'C SO’C SO'C 25*C 25 * C 5O*C 5O * C 25’C 25'C 50'C 50'C 25*C 25 * C ChAc + FA ChAc + FA 1:1 1: 1 1,106 1.106 1,090 1.090 50,04 50.04 21,38 21.38 5,48 5.48 8,76 8.76 1,58 1.58 ChAc* FA ChAc * FA 1:2 1: 2 1,120 1,120 1,105 1.105 21,46 21.46 10,41 10.41 9,93 9.93 15,82 15.82 1,81 1.81 ChAc * FA ChAc * FA 1:3 1: 3 1,130 1.130 1,111 1.111 12,37 12.37 6,28 6.28 15,80 15.80 19,22 19.22 1,68 1.68 ChAc* AA ChAc * AA 1:1 1: 1 1,090 1.090 1,072 1.072 126,96 126.96 42,24 42.24 1,89 1.89 3,65 3.65 0,54 0.54 ChAc* AA ChAc * AA 1:2 1: 2 1,085 1.085 1,074 1.074 55,31 55.31 21,60 21.60 3,28 3.28 4,96 4.96 1,09 1.09 ChAc* AA ChAc * AA 1:3 1: 3 1,083 1.083 1,061 1.061 32,20 32.20 13,35 13.35 4,86 4.86 7,82 7.82 0,57 0.57 ChAc* U ChAc * U 1:2 1: 2 1,176 1.176 1,164 1.164 1444,72 1444.72 206,17 206.17 0,24 0.24 1,36 1.36 0,98 0.98 ChAc + OxAd ChAc + OxAd 1:2 1: 2 1,249 1.249 1,229 1.229 43,13 43.13 15,34 15.34 7,51 7.51 21,80 21.80 12,10 12.10 ChAc * OxA> ChAc * OxA> 1:2 1: 2 1,296 1.296 1,286 1.286 1464,51 1464.51 272,92 272.92 0,48 0.48 1,30 1.30 3,68 3.68 ChAc * MA I want * MA 1:2 1: 2 *1,165 * 1.165 -1,155 -1.155 -437,15 -437.15 -107,63 -107.63 -0,79 -0.79 -2,23 -2.23 2,17 2.17 ChAc* CA ChAc * CA 2:1 2: 1 1,211 1,211 1,198 1.198 2654,66 2654.66 629,19 629.19 0,19 0.19 0,50 0.50 4,42 4.42

Opracowane mieszaniny octanu choliny z kwasem szczawiowym (Ch+OxAd), kwasem mrówkowym (Ch+FM) i kwasem octowym (Ch+AA) w stosunku 1:2 wykazują ponadto zadowalające okno potencjałowe wynoszące odpowiednio 1,05 V, 2,45 V i 2,60 V, co umożliwia prowadzenie pomiarów i badań elektrochemicznych z wykorzystaniem tych mieszanin jako medium. Jest to stabilność nieznacznie mniejsza niż stabilność znanych cieczy jonowych opartych na innych solach choliny, jednak nadal zadowalająca.The developed mixtures of choline acetate with oxalic acid (Ch + OxAd), formic acid (Ch + FM) and acetic acid (Ch + AA) in a ratio of 1: 2 also show a satisfactory potential window of 1.05 V, 2.45 V and 2.60 V, which makes it possible to carry out measurements and electrochemical tests using these mixtures as a medium. This stability is slightly lower than that of known ionic liquids based on other choline salts, but still satisfactory.

Tabela 7. Właściwości elektrochemiczne otrzymanych mieszanin octanu choliny odpowiednio z mocznikiem, kwasem szczawiowym, kwasem malonowym, kwasem cytrynowym, kwasem mrówkowym i kwasem octowym. Potencjały wyznaczono względem elektrody chlorosrebrowej Ag|AgCI (10 mmol/dm3) w cieczy jonowej [C2py](Tf2N].Table 7. Electrochemical properties of the obtained mixtures of choline acetate with urea, oxalic acid, malonic acid, citric acid, formic acid and acetic acid, respectively. The potentials were determined against the Ag | AgCl (10 mmol / dm3 ) silver chloride electrode in [C2py] (Tf2N] ionic liquid.

Mtesianlna Mtesianlna Stosunek molowy Molar ratio EsM EsM E*M E * M Okno potencjałowe [V] Potential window [V] ChAc + FA ChAc + FA 1:2 1: 2 -1,65 -1.65 0,80 0.80 2,45 2.45 ChAc + AA ChAc + AA 1:2 1: 2 -1,65 -1.65 0,95 0.95 2,60 2.60 ChAc* U ChAc * U 1:2 1: 2 -1,60 -1.60 -0,30 -0.30 1,30 1.30 ChAc * OxAj ChAc * OxAj 1:2 1: 2 -1,10 -1.10 -0,05 -0.05 1,05 1.05 ChAc * MA I want * MA 1:2 1: 2 -1,15 -1.15 -0,50 -0.50 1,65 1.65 ChAc* CA ChAc * CA 2:1 2: 1 -1,40 -1.40 0,00 0.00 1,40 1.40

Przygotowano również szereg wieloskładnikowych mieszanin jonowych zawierających octan choliny oraz mieszaninę dwóch lub trzech dodatkowych składników organicznych, spośród komponentów wybranych wcześniej, przy czym jeden z tych składników miał zawartość dominującą (90% molowych), a domieszka pozostałych składników nie przekraczała 10% molowych. Otrzymane mieszaniny wieloskładnikowe miały właściwości zasadniczo nieodbiegające od właściwości mieszanin dwuskładnikowych zawierających ten sam dodatkowy składnik organicznych co składnik dominujący w mieszaninach wieloskładnikowych.A series of multi-component ionic mixtures containing choline acetate and a mixture of two or three additional organic components were also prepared, from among the components selected earlier, one of these components having a dominant content (90 mol%), and the admixture of the remaining components did not exceed 10 mol%. The obtained multi-component mixtures had properties substantially similar to those of two-component mixtures containing the same additional organic component as the dominant component in the multi-component mixtures.

Opracowane mieszaniny według wynalazku wykazują w temperaturze pokojowej stabilność, która jest wystarczająca dla prowadzenia nawet wielogodzinnych eksperymentów elektrochemicznych. Z uwagi na postępującą reakcję estryfikacji, powodującą zwiększanie się zawartości wody w mieszaninie jonowej, zalecane jest jednak przygotowanie mieszanin jonowych każdorazowo przed eksperymentem, w celu zapewnienia powtarzalności warunków pomiarowych.The developed mixtures according to the invention show stability at room temperature, which is sufficient for conducting electrochemical experiments lasting even hours. Due to the progressive esterification reaction causing the increase of the water content in the ionic mixture, it is recommended, however, to prepare ionic mixtures each time before the experiment, in order to ensure the repeatability of the measurement conditions.

Mieszaniny jonowe według wynalazku mogą znaleźć zastosowanie jako medium do badania procesów elektrochemicznych, przykładowo do wydzielania metali lub ich tlenków. Ze względu na małąThe ionic mixtures according to the invention can be used as test medium for electrochemical processes, for example for the separation of metals or their oxides. Due to the small

PL 240 103 B1 zawartość wody, umiarkowaną lepkość oraz duże przewodnictwo jonowe, możliwe jest także prowadzenie w nich elektroforezy związków organicznych. Dodatkowo, mogą one służyć jako media podczas elektrochemicznej charakterystyki układów nietrwałych w roztworach wodnych. Należy oczekiwać także, że obecność kwasów organicznych będzie hamować rozwój drobnoustrojów, a przez to wskazane mieszaniny będą wykazywać właściwości konserwujące.Due to the water content, moderate viscosity and high ionic conductivity, it is also possible to conduct electrophoresis of organic compounds therein. Additionally, they can serve as media during the electrochemical characterization of systems unstable in aqueous solutions. It is also expected that the presence of organic acids will inhibit the growth of microorganisms, and thus the indicated mixtures will show preservative properties.

Mieszaniny jonowe według wynalazku wykazują dużą bioneutralność dla człowieka, ponieważ wszystkie ich składniki występują w ludzkim organizmie i nie są toksyczne. Ponadto, mieszaniny jonowe według wynalazku wykazują dużą biodegradowalność, ponieważ zawierają związki organiczne składające się jedynie z pierwiastków takich jak węgiel, wodór, tlen i azot.The ionic mixtures according to the invention are highly bio-neutral for humans, as all their components are present in the human body and are non-toxic. Moreover, the ionic mixtures according to the invention are highly biodegradable since they contain organic compounds consisting only of elements such as carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen.

Wynalazek został opisany poniżej w przykładach wykonania z odniesieniem do rysunku oraz tabel przedstawionych powyżej.The invention will now be described in the following examples with reference to the drawing and the tables presented above.

P r z y k ł a d 1. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 7,14 g octanu choliny oraz 1,64 cm3 kwasu mrówkowego (stosunek molowy 1:1), wymieszano w temperaturze pokojowej, uzyskując po 30 minutach bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-6 oraz na Figurach 2, 4, 15.Example 1 7.14 g of choline acetate and 1.64 cm 3 of formic acid (molar ratio 1: 1) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 1), stirred at room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid after 30 minutes. . The characteristics of the components are presented in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-6 and Figures 2, 4, 15.

P r z y k ł a d 2. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 7,12 g octanu choliny oraz 3,28 cm3 kwasu mrówkowego (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej, uzyskując po 30 minutach bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 2, 5, 16.Example 2 7.12 g of choline acetate and 3.28 cm 3 of formic acid (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 2), stirred at room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid after 30 minutes. . The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-7 and Figures 2, 5, 16.

P r z y k ł a d 3. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 3,54 g octanu choliny oraz 2,46 cm3 kwasu mrówkowego (stosunek molowy 1:3), wymieszano w temperaturze pokojowej, uzyskując po 30 minutach bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystyką komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-6 oraz na Figurach 2, 6, 17.Example 3 3.54 g of choline acetate and 2.46 cm 3 of formic acid (molar ratio 1: 3) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 3), mixed at room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid after 30 minutes. . The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the mixture obtained in Tables 5-6 and Figures 2, 6, 17.

P r z y k ł a d 4. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 5,40 g octanu choliny oraz 1,91 cm3 kwasu octowego (stosunek molowy 1:1), wymieszano w temperaturze pokojowej, po czym ogrzewano przez 7 min w temperaturze 60°C do uzyskania bezbarwnej, transparentnej cieczy. Charakterystyką komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-6 oraz na Figurach 3, 7, 18.Example 4 5.40 g of choline acetate and 1.91 cm 3 of acetic acid (molar ratio 1: 1) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 1), then stirred at room temperature, and then heated for 7 minutes at the temperature. 60 ° C to obtain a colorless, transparent liquid. The characteristics of the components are presented in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-6 and Figures 3, 7, 18.

P r z y k ł a d 5. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 5,40 g octanu choliny oraz 3,81 cm3 kwasu octowego (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej, uzyskując po 50 minutach bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 3, 8, 19.Example 5 5.40 g of choline acetate and 3.81 cm 3 of acetic acid (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 2), stirred at room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid after 50 minutes. . The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-7 and Figures 3, 8, 19.

P r z y k ł a d 6. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 3,56 g octanu choliny oraz 3,83 cm3 kwasu octowego (stosunek molowy 1:3), wymieszano w temperaturze pokojowej, uzyskując po 50 minutach bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-6 oraz na Figurach 3, 9, 20.Example 6 3.56 g of choline acetate and 3.83 cm 3 of acetic acid (molar ratio 1: 3) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 (molar ratio 1: 3), stirred at room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid after 50 minutes. . The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-6 and Figures 3, 9, 20.

P r z y k ł a d 7. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 6,75 g octanu choliny oraz 5,00 g mocznika (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej, po czym ogrzewano przez 25 min w temperaturze 65°C do uzyskania jednolitej, klarownej cieczy. Następnie układ ochłodzono do temperatury pokojowej uzyskując bezbarwną, transparentną, lepką ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 1, 10, 21.Example 7 6.75 g of choline acetate and 5.00 g of urea (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 , mixed at room temperature, and then heated for 25 minutes at 65 ° C. C until a homogeneous, clear liquid is obtained. Then the system was cooled to room temperature, obtaining a colorless, transparent, viscous liquid. The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-7 and Figures 1, 10, 21.

P r z y k ł a d 8. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 3,90 g octanu choliny oraz 6,00 g kwasu szczawiowego uwodnionego (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej. Następnie układ ogrzewano przez 10 min w temperaturze 65°C do uzyskania jednolitej, klarownej cieczy, po czym układ ochłodzono do temperatury pokojowej uzyskując bezbarwną, transparentną ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otr zymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 1, 11,22.Example 8 3.90 g of choline acetate and 6.00 g of hydrated oxalic acid (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 , and stirred at room temperature. Then, the system was heated for 10 min at 65 ° C until a uniform, clear liquid was obtained, and then the system was cooled to room temperature, obtaining a colorless, transparent liquid. The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the resulting mixture in Tables 5-7 and Figures 1, 11, 22.

P r z y k ł a d 9. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 5,46 g octanu choliny oraz 6,00 kwasu szczawiowego bezwodnego (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej. Następnie układ ogrzewano przez 60 min w temperaturze 60°C do uzyskania jednolitej, klarownej cieczy, po czym układ ochłodzono do temperatury pokojowej uzyskując bezbarwną, transparentną, lepką ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otr zymanej mieszaniny w Tabelach 5-6 oraz na Figurach 1, 12, 23.Example 9 5.46 g of choline acetate and 6.00 g of anhydrous oxalic acid (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 , and stirred at room temperature. Then the system was heated for 60 min at the temperature of 60 ° C until a uniform, clear liquid was obtained, and then the system was cooled to room temperature, obtaining a colorless, transparent, viscous liquid. The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the resulting mixture in Tables 5-6 and Figures 1, 12, 23.

P r z y k ł a d 10. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 4,68 g octanu choliny oraz 6,00 g kwasu malonowego (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej,Example 10. 4.68 g of choline acetate and 6.00 g of malonic acid (molar ratio 1: 2) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 , stirred at room temperature,

PL 240 103 B1 po czym ogrzewano przez 40 min w temperaturze 65°C do uzyskania jednolitej, klarownej cieczy. Następnie układ ochłodzono do temperatury pokojowej uzyskując bezbarwną, transparentną, lepką ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 1, 13, 24.The mixture was then heated for 40 min at 65 ° C until a uniform, clear liquid was obtained. Then the system was cooled to room temperature, obtaining a colorless, transparent, viscous liquid. The characteristics of the components are presented in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-7 and Figures 1, 13, 24.

P r z y k ł a d 11. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 1,95 g octanu choliny oraz 5,00 g kwasu cytrynowego (monohydrat) (stosunek molowy 1:2), wymieszano w temperaturze pokojowej, po czym ogrzewano przez 60 min w temperaturze 65°C, a następnie przez 60 min w temperaturze 70°C. Uzyskano bardzo lepką, niejednorodną substancję, która nie była dalej badana.Example 11 1..95 g of choline acetate and 5.00 g of citric acid (monohydrate) (1: 2 molar ratio) were introduced into a glass vessel with a capacity of 20 cm 3 , stirred at room temperature and then heated for 60 min. at 65 ° C, then for 60 min at 70 ° C. A very sticky, heterogeneous substance was obtained, which was not further tested.

P r z y k ł a d 12. Do szklanego naczynia o pojemności 20 cm3 wprowadzono 7,75 g octanu choliny oraz 5,00 g kwasu cytrynowego (monohydrat) (stosunek molowy 2:1), wymieszano w temperaturze pokojowej, po czym ogrzewano przez 60 min w temperaturze 65°C, a następnie przez 60 min w temperaturze 70°C do uzyskania jednolitej, klarownej cieczy. Układ ochłodzono do temperatury pokojowej uzyskując bezbarwną, transparentną, lepką ciecz. Charakterystykę komponentów przedstawiono w Tabeli 4, a parametry otrzymanej mieszaniny w Tabelach 5-7 oraz na Figurach 2, 14, 25.Example 12 7.75 g of choline acetate and 5.00 g of citric acid (monohydrate) (2: 1 molar ratio) were introduced into a 20 cm 3 glass vessel, stirred at room temperature and then heated for 60 min. at 65 ° C, and then for 60 min at 70 ° C until a uniform, clear liquid is obtained. The system was cooled to room temperature, obtaining a colorless, transparent, viscous liquid. The characteristics of the components are shown in Table 4, and the parameters of the obtained mixture in Tables 5-7 and Figures 2, 14, 25.

P r z y k ł a d 13. Postępowano jak w przykładach 1-12, z tą jedynie różnicą, że w miejsce czystego dodatkowego składnika organicznego stosowano mieszaniny tego składnika z dodatkiem jednego z pozostałych dodatkowych składników organicznych w stosunku molowym 9:1. Uzyskane ciekłe mieszaniny jonowe wykazywały charakterystyki zasadniczo nieodbiegające od charakterystyki mieszanin z odpowiednich przykładów 1-12.Example 13 The procedure of Examples 1-12 was followed, with the only difference that in place of the pure additional organic component, mixtures of this component with one of the remaining additional organic components were added in a 9: 1 molar ratio. The resulting liquid ionic mixtures exhibited characteristics substantially consistent with those of the mixtures of the corresponding Examples 1-12.

P r z y k ł a d 14. Postępowano jak w przykładach 1-12, z tą jedynie różnicą, że w miejsce czystego dodatkowego składnika organicznego stosowano mieszaniny tego składnika z dodatkiem dowolnych z pozostałych dodatkowych składników organicznych w stosunku molowym 18:1:1. Uzyskane ciekłe mieszaniny jonowe wykazywały charakterystyki zasadniczo nieodbiegające od charakterystyki mieszanin z odpowiednich przykładów 1-13.Example 14 The procedure of Examples 1-12 was followed, except that in place of the pure additional organic component, mixtures of this component were added with any of the remaining additional organic components in a molar ratio of 18: 1: 1. The resulting liquid ionic mixtures exhibited characteristics substantially consistent with those of the mixtures of the corresponding Examples 1-13.

Stosowane skrótyAbbreviations used

ChCI - chlorek choliny (ang. cholinechloride)ChCI - choline chloride (cholinechloride)

ChBr - bromek choliny (ang. cholinebromide)ChBr - choline bromide (cholinebromide)

Chl - jodek choliny (ang. cholineiodide)Chl - choline iodide

ChAc - octan choliny (ang. choline acetate)ChAc - choline acetate

FA - kwas mrówkowy (ang. formic acid)FA - formic acid

AA - kwas octowy (ang. acetic acid)AA - acetic acid

U - mocznik (ang. urea)U - urea

OxAd - kwas szczawiowy uwodniony (ang. oxalic acid dihydrate)OxAd - oxalic acid dihydrate

OxAa - kwas szczawiowy bezwodny (ang. oxalic acid anhydrous)OxAa - oxalic acid anhydrous

MA - kwas malonowy (ang. malonic acid)MA - malonic acid

CA - kwas cytrynowy (ang. citric acid)CA - citric acid

[N(HO-Et)H3][CHO2] - 2-Hydroxyethylammonium formate[N (HO-Et) H3] [CHO2] - 2-Hydroxyethylammonium formate

[C2Mim][AcO] - 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate[C2Mim] [AcO] - 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate

[C2Mim][BF4] - 1-Ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate[C2Mim] [BF4] - 1-Ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate

[EtNH3][NO3] - Ethylammonium nitrate[EtNH3] [NO3] - Ethylammonium nitrate

[PrC2MIM][BF4] - 1,2-Dimethyl-3-propylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide[PrC2MIM] [BF4] - 1,2-Dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide

[HO-C2Mim][BF4] - 1-(2-Hydroxyethyl)-3-methylimidazolium tetrafluoroborate[HO-C2Mim] [BF4] - 1- (2-Hydroxyethyl) -3-methylimidazolium tetrafluoroborate

[C4Mim][PF6] - 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate[C4Mim] [PF6] - 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate

[C4Mim][BF4] - 1-Butyl-3-methyIimidazolium tetrafluoroborate[C4Mim] [BF4] -1-Butyl-3-methyIimidazolium tetrafluoroborate

[C4Mim][SCN] - 1-Butyl-3-methylimidazolium thiocyanate[C4Mim] [SCN] - 1-Butyl-3-methylimidazolium thiocyanate

[C4Mim][TCM] - 1-Butyl-3-methylimidazolium tricyanomethanide[C4Mim] [TCM] - 1-Butyl-3-methylimidazolium tricyanomethanide

[C4Mim][TfO] - 1-Butyl-3-methylimidazolium triflate[C4Mim] [TfO] - 1-Butyl-3-methylimidazolium triflate

[C10Mim][Cl] - 1-Decyl-3-methylimidazolium chloride[C10Mim] [Cl] - 1-Decyl-3-methylimidazolium chloride

[C10Mim][TfO] - 1-Decyl-3-methylimidazoliunn triflate[C10Mim] [TfO] - 1-Decyl-3-methylimidazoliunn triflate

[C18Mim][Cl] - 1-Methyl-3-octylimidazolium chloride[C18Mim] [Cl] - 1-Methyl-3-octylimidazolium chloride

Claims (6)

PL 240 103 B1PL 240 103 B1 Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Mieszanina jonowa zawierająca kationy choliny oraz domieszkę składnika organicznego, znamienna tym, że jest ciekła w temperaturze pokojowej i zawiera jedynie nietoksyczne, bioneutralne i biodegradowalne komponenty, tj. octan choliny oraz dodatkowy składnik organiczny, którym jest kwas mrówkowy, kwas octowy, mocznik, kwas szczawiowy, kwas malonowy, kwas cytrynowy lub ich mieszaniny.1. Ionic mixture containing choline cations and an admixture of an organic component, characterized by the fact that it is liquid at room temperature and contains only non-toxic, bi-neutral and biodegradable components, i.e. choline acetate and an additional organic component, i.e. formic acid, acetic acid, urea, oxalic acid, malonic acid, citric acid, or mixtures thereof. 2. Mieszanina jonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość octanu choliny w mieszaninie wynosi mniej niż 75% molowych, korzystnie mniej niż 50% molowych.2. The ionic mixture according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the choline acetate content in the mixture is less than 75 mol%, preferably less than 50 mol%. 3. Mieszanina jonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość wody w mieszaninie wynosi więcej niż 0,5% molowego.3. The ionic mixture according to claim 1 2. The process of claim 1, wherein the water content of the mixture is greater than 0.5 mol%. 4. Mieszanina jonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość dodatkowego składnika organicznego w mieszaninie wynosi więcej niż 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych.4. The ionic mixture of claim 1 The method of claim 1, characterized in that the content of the additional organic component in the mixture is more than 25 mol%, preferably more than 50 mol%. 5. Mieszanina jonowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera więcej niż jeden dodatkowy składnik organiczny, a ich sumaryczna zawartość w mieszaninie wynosi więcej 25% molowych, korzystnie więcej niż 50% molowych.5. The ionic mixture of claim 1 A composition according to claim 1, characterized in that it contains more than one additional organic component, and their total content in the mixture is more than 25 mol%, preferably more than 50 mol%. 6. Zastosowanie jonowej mieszaniny określonej w zastrzeżeniach 1-5 jako medium w pomiarach i badaniach elektrochemicznych, korzystnie jako medium reakcji wydzielania metali lub tlenków metali, jako medium do prowadzenia procesu elektroforezy związków organicznych, jako medium podczas elektrochemicznej charakterystyki układów nietrwałych w roztworach wodnych.6. The use of the ionic mixture as defined in claims 1-5 as a medium in electrochemical measurements and tests, preferably as a medium for the precipitation of metals or metal oxides, as a medium for electrophoresis of organic compounds, as a medium during the electrochemical characterization of unstable systems in aqueous solutions.
PL431293A 2019-09-27 2019-09-27 Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes PL240103B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431293A PL240103B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431293A PL240103B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL431293A1 PL431293A1 (en) 2021-04-06
PL240103B1 true PL240103B1 (en) 2022-02-14

Family

ID=75297902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL431293A PL240103B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL240103B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL431293A1 (en) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Golding et al. Methanesulfonate and p-toluenesulfonate salts of the N-methyl-N-alkylpyrrolidinium and quaternary ammonium cations: novel low cost ionic liquids
EP1322591B1 (en) Ionic liquids and their use
Zamani et al. Determination of terbium (III) ions in phosphate rock samples by a Tb3+–PVC membrane sensor based on N, N-Dimethyl-N′, N ″-bis (4-methoxyphenyl) phosphoramidate
US20160088839A1 (en) Method of preparation and composition of antimicrobial ice
AU2001290119A1 (en) Ionic liquids and their use
Shimpi et al. Transition anionic complex in trihexyl (tetradecyl) phosphonium-bis (oxalato) borate ionic liquid–revisited
EP3715321A1 (en) Process for the preparation of a bisfluorosulfonylimide salt
CN101616898A (en) Cyclic guanidine ionic liquid
US20200155963A1 (en) Purified Lithium Bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) Products, Methods of Purifying Crude LiFSI, and Uses of Purified LiFSI Products
PL240103B1 (en) Ionic mixture containing choline cations and application of this mixture as a medium in electrochemical processes
McNamara et al. Structure and rearrangement of the reduction dimers of N-alkyl pyridinium cations
Elving et al. Polarographic reduction of hydrogen ion in non-aqueous solvents
JPH1073567A (en) Electrolyte solution for karl rischer coulomb titration and moisture measuring method using electrolyte thereof
US10422778B2 (en) Method for determining dimethyl disulphide
Oyama et al. Kinetic studies on the reactions of electrogenerated 9, 10-diphenylanthracene cation radical with water and alcohols by means of column-electrolytic stopped-flow method.
TWI675818B (en) Weakly coloured sulfonic acid
JP2020515487A (en) Process for producing highly pure iridium(III) chloride hydrate
US5453377A (en) Methods for making iodine-free Karl Fischer reagents
Lewandowski et al. Stability of Ag+ complexes with Cryptand 222 in ionic liquids
Verma et al. Non-aqueous redox titrations with iodine and iodine halides. Determination of xanthates and dithiocarbamates
Gritzner et al. Donor and acceptor properties of the solvents tetrahydrofuran and tetrahydrothiophene
Cox et al. Thermodynamic and kinetic studies on calcium (II)—cryptates in acetonitrile and water mixtures
Matsui et al. Polarographic Studies of the Anodic Oxidation of Mercury. I. Anodic Waves of Ammonia and Several Amines in N, N-Dimethylformamide
JP2018162169A (en) Method for producing cyanofluoroboric acid salt
WO2021200640A1 (en) Method for evaluating activity of fluorinating agent and method for manufacturing ester compound