RU2630226C1 - Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами - Google Patents
Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630226C1 RU2630226C1 RU2016149874A RU2016149874A RU2630226C1 RU 2630226 C1 RU2630226 C1 RU 2630226C1 RU 2016149874 A RU2016149874 A RU 2016149874A RU 2016149874 A RU2016149874 A RU 2016149874A RU 2630226 C1 RU2630226 C1 RU 2630226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bis
- ionic liquid
- methylphosphonic acid
- high thermal
- thermal properties
- Prior art date
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- -1 hexafluorophosphate anion Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- OFBRFFFKTWCTMT-UHFFFAOYSA-N diiodophosphorylmethane Chemical compound CP(I)(I)=O OFBRFFFKTWCTMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N iodomethane Chemical compound IC INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- OZCWWJFPODJLTI-UHFFFAOYSA-N n-methylmethanamine;methylphosphonic acid Chemical compound CNC.CNC.CP(O)(O)=O OZCWWJFPODJLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-O hydron;quinoline Chemical compound [NH+]1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- HAFDONJSNPHFJN-UHFFFAOYSA-J iron(3+) tetrabutylazanium tetrachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Fe+3].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC HAFDONJSNPHFJN-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M sodium;3-(n-ethyl-3-methoxyanilino)-2-hydroxypropane-1-sulfonate;dihydrate Chemical compound O.O.[Na+].[O-]S(=O)(=O)CC(O)CN(CC)C1=CC=CC(OC)=C1 PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
- C07F9/22—Amides of acids of phosphorus
- C07F9/24—Esteramides
Abstract
Изобретение относится к ионной жидкости с катионом бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты и гексафторфосфат анионом, которая может быть использована в химической промышленности. Предложена новая ионная жидкость с высокими термическими свойствами, устойчивая к влаге. 1 пр., 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу синтеза новых ионных жидкостей, не описанных в литературе с высокими термическими свойствами, в частности к способу синтеза ионных жидкостей с катионом бис-(N,N-диметил-N-алкиламид) метилфосфоновой кислоты и гексафторфосфат анионом.
Несмотря на существование широкого набора известных катализаторов, химическая технология и органический синтез постоянно нуждаются в новых, более эффективных и экологически приемлемых катализаторах, реакционных средах и растворителях. Достижения последних лет в химии расплавов солей, как правило, образованных органическими катионами, которые принято называть «ионными жидкостями», могут внести весомый вклад в развитие химической промышленности. По крайней мере, с появлением этого нового класса растворителей и каталитических сред у ученых появилась надежда, что использование ионных жидкостей поможет улучшить ряд технологических процессов и создать новые процессы «зеленой химии».
За последние годы на тему ионных жидкостей (ИЖ) было опубликовано много статей, обзоров, монографий (Welton Т., Wasserscheid Р. Ionic liquids in synthesis. London: Willy-VCH, 2002. 380 p; Rogers R., Seddon K. Ionic liquids: Industrial applications to Green chemistry. Washington: Kluwer Academic, 2002. 584 p.; Wasserscheid P., Kelm W. Ionic liquid - new "Solutions" for transition metal catalysis // Andrew. Chem. Int. Ed. 2000. V. 39(21). P. 3772.; Oliver-Bourbigou H., Magna L. Ionic liquids: Perspectives for organic and catalytic reactions // J. Mol. Catal. A: Chem. 2002. V. 34. P. 419.; Dupont J., Suares P. Ionic liquids (molten salt) phase organometallic catalysis // Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 3667).
Ионные жидкости - это соли, полностью состоящие из ионов, жидкие при комнатной или близкой к ней температуре. По-существу, это синоним расплава солей. В состав ионной жидкости входит объемный органический катион и моно- или полиатомные анионы.
Учитывая, что во многих химических процессах, приходится использовать ионные жидкости при повышенных температурах, важным становится вопрос относительно их стабильности и температуры разложения, поскольку в зависимости от природы катиона и аниона ИЖ будут обладать различной термической стабильностью. Создание ионных жидкостей с высокими термическими свойствами становится актуальной задачей.
Уже известны ионные жидкости обладающие высокой термической стабильностью, которые содержат в своем составе катион хинолиния и тетрахлорферрат-аниона. Они устойчивы до 260-270°C D. [Wyrzykowski et al. Thermal analysis of quinolinium tetrachloroferrate(III) // Thermochimica Acta. 2006. V. 443. P. 72-77]. Недостатком этих соединений является то, что они содержат тетрахлорферрат-анион, который в присутствии даже не больших количеств воды гидролизуется (разрушается), тем самым теряются свойства исходного вещества, в том числе и высокая термостабильность.
Также известны ионные жидкости, содержащие в своем составе катион тетрабутиламмония и тетрахлорферрат-аниона. Они устойчивы до 280-300°C. [D. Wyrzykowski et al. Thermal analysis and spectroscopic characteristics of tetrabutylammonium tetrachloroferrate(III) // Thermochimica Acta. 2005. V. 435. P. 92-98.]. Недостатком этих соединений является то, что они содержат тетрахлорферрат-анион, который в присутствии даже не больших количеств воды гидролизуется (разрушается), тем самым теряются свойства исходного вещества, в том числе в высокая термостабильность.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана ионная жидкость, содержащая в своем составе катион бис-(N,N,N-триметиламид) метил фосфоновой кислоты и тетрафторборат анион [Журавлев О.Е., Пресняков И.А., Беляева А.А., Ворончихина Л.И. Синтез и термическая стабильность ионных жидкостей производных бис-(N-N-диметиламидо)метилфосфоновой кислоты // Вестник ТвГУ сер. Химия 2014. №1 С. 21-29]. Недостатком этих соединений является то, что они в своей структуре содержат тетрафторборат анион, являются гигроскопичными и в водной среде могут гидролизоваться.
Задачей данного изобретения является создание ионной жидкости устойчивой к влаге и с термической стабильностью выше, чем у аналогов, достигающей 390-400°C.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в ионной жидкости на основе бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами в качестве аниона в структуру ионной жидкости входит гексафторфосфат анион.
В структуру ионной жидкости вводится катион бисчетвертичной аммониевой соли с мостиковым атомом фосфора, у каждого из двух атомов азота в катионе находятся по три метильные группы. В качестве аниона используется гексафторфосфат анион. За счет этого происходит увеличение «ионности» соединения, что приводит к значительному увеличению термической стабильности ионной жидкости. Кроме того, присутствие гидрофобного гексафторфосфат-аниона делает ионную жидкость устойчивой к влаге.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением является получение ионных жидкостей с высокой термической стабильностью и устойчивых к влаге.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлена кривая потери массы гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметаламида) метилфосфоновой кислоты.
Структура предлагаемой высокотемпературной ионной жидкости (гексафторфосфат бис-(N,N,N-триметиламид) метилфосфоновой кислоты)
Изобретение позволяет использовать описанное соединение в качестве среды для проведения различных химических процессов при температурах до 400°C.
Предложенное соединение получается следующим образом.
В качестве исходного соединений для синтеза гексафторфосфата выступал йодид бис-(N,N-диметил-N-алкиламида) метилфосфоновой кислоты, который, в свою очередь, синтезирован по реакции кватернизации бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты йодистым метилом. На схеме (рис. 2.) представлены уравнения реакций получения йодида и гексафтофосфата бис-(N,N,N-триметилламида) метилфосфоновой кислоты.
Методика синтеза.
Синтез йодида бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты.
В круглодонной колбе емкостью 100 мл, снабженной обратным холодильником, смешивали растворы бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты (0,1 моль) в 15 мл ацетона и 0,2 моль йодистого метила в 15 мл ацетона. Смесь кипятили в течение 30 мин. Образовавшиеся кристаллы четвертичной соли отфильтровывали, промывали сухим холодным эфиром, перекристаллизовывали из смеси ацетон:этилацетат = 1:2 и высушивали в вакууме.
Синтез гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты.
В плоскодонной колбе емкостью 100 мл растворяли в минимальном количестве воды 0,01 моль йодида бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты. Затем, по каплям при перемешивании добавляли эквимолярное количество водного раствора гексафторофосфорной кислоты (HPF6, ρ=1.75 г/см3, W=60%). В результате реакции образуются 2 фазы: верхняя - водный раствор HI, нижняя - ионная жидкость. Фазы разделяли на делительной воронке. Ионную жидкость несколько раз промывали водой. Высушивали в вакууме в течение 24 час.
Полученное соединение характеризуется следующими свойствами:
Белое кристаллическое вещество,
Брутто-формула C7H21N2P3OF12
Структурная формула
M=469,85 г/моль
Тпл=250-252°C
ИК спектр ν, см-1: νP=O 1250 νP-N 1045 νN-CH3 1426 νPF6 831
Элементный состав: C 17.89%, H 4.47%, N 5.96%, P 19.77%, O 3.40%, F 48.50%
Элементный анализ
Найдено (%): C 17.80, H 4.53, N 5.92. C7H21N2P3OF12. Вычислено (%): C 17.89, H 4.47, N 5.96.
Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующим примером.
Пример 1. На фиг. 1 представлена кривая потери массы для гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты. Из рисунка видно, что начало разложения вещества наблюдается при 390°C, и соединение разлагается в интервале 390-470°C.
Claims (1)
- Ионная жидкость на основе бис-(N,N,N-триметиламида)метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами, отличающаяся тем, что в качестве аниона в структуру ионной жидкости входит гексафторфосфат анион.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149874A RU2630226C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149874A RU2630226C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630226C1 true RU2630226C1 (ru) | 2017-09-06 |
Family
ID=59797870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149874A RU2630226C1 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630226C1 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100364C1 (ru) * | 1990-12-20 | 1997-12-27 | Лейрас Ой | Производные амидов метиленбисфосфоновых кислот и способы их получения |
-
2016
- 2016-12-20 RU RU2016149874A patent/RU2630226C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100364C1 (ru) * | 1990-12-20 | 1997-12-27 | Лейрас Ой | Производные амидов метиленбисфосфоновых кислот и способы их получения |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| D. Wyrzykowsky et al, Thermochimica Acta, 2006, 443, 1, 72-77. RU 2100364 C1 (ЛЕЙРАС ОЙ) 27.12.1997. * |
| О.Е. Журавлев и др., Вестник ТвГу, Серия "Химия", 2014, выпуск 1, с. 21-29. * |
| О.Е. Журавлев и др., Вестник ТвГу, Серия "Химия", 2014, выпуск 1, с. 21-29. D. Wyrzykowsky et al, Thermochimica Acta, 2006, 443, 1, 72-77. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060287521A1 (en) | Boronium-ion-based ionic liquids and methods of use thereof | |
| KR100958876B1 (ko) | 다양한 극성/비극성 용매 혼화성 이온성 액체 및 그의제조방법 | |
| Fei et al. | Metal− Organic Frameworks Derived from Imidazolium Dicarboxylates and Group I and II Salts | |
| Lei et al. | Low-Dimensional Hybrid Cuprous Halides Directed by Transition Metal Complex: Syntheses, Crystal Structures, and Photocatalytic Properties | |
| Wang et al. | Long-alkyl-chain-derivatized imidazolium salts and ionic liquid crystals with tailor-made properties | |
| Chen et al. | Synthesis and characterization of copper (II) complexes of new tripodal polyimidazole ligands | |
| JP2000507239A (ja) | ヘテロ環式カルベンの製造方法 | |
| JP7439361B2 (ja) | リチウム塩錯化合物、リチウム二次電池用添加剤、及び、リチウム塩錯化合物の製造方法 | |
| Chen et al. | Disilver (I) rectangular-shaped metallacycles: X-ray crystal structure and dynamic behavior in solution | |
| Das et al. | Discrete 0D and polymeric 2D and 3D derivatives assembled from [(CuL) 2 Zn] 2+ and dicyanamide blocks (H 2 L= salen type Schiff bases): Genuine supramolecular isomers with distinct topologies | |
| JP6978361B2 (ja) | リチウム塩錯化合物の製造方法 | |
| Binobaid et al. | Expanded ring and functionalised expanded ring N-heterocyclic carbenes as ligands in catalysis | |
| Komurasaki et al. | Colorless organometallic ionic liquids from cationic ruthenium sandwich complexes: thermal properties, liquid properties, and crystal structures of [Ru (η 5-C 5 H 5)(η 6-C 6 H 5 R)][X](X= N (SO 2 CF 3) 2, N (SO 2 F) 2, PF 6) | |
| Hornung et al. | Bent and twisted: the electronic structure of 2-azapropenylium ions obtained by guanidine oxidation | |
| Laus et al. | N, N'-Di (alkyloxy) imidazolium salts: New patent-free ionic liquids and NHC precatalysts | |
| RU2630226C1 (ru) | Новая ионная жидкость производная бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами | |
| JP4665894B2 (ja) | リチウム塩およびその製造方法 | |
| Jia et al. | Trigonal prism or octahedron: the conformational change of a dendritic six-node ligand in MOFs | |
| Chen et al. | Triply ferrocene-bridged boroxine cyclophane | |
| Wang et al. | Construction of hydrothermally stable beryllium phosphite open-frameworks with high proton conductivity | |
| Linder et al. | Three novel anions based on pentafluorophenyl amine combined with two new synthetic strategies for the synthesis of highly lipophilic ionic liquids | |
| Wu et al. | Anion binding by metallo-receptors of 5, 5′-dicarbamate-2, 2′-bipyridine ligands | |
| Sachnov et al. | A convenient method to access long-chain and functionalised mixed methylphosphonate esters and their application in the synthesis of ionic liquids | |
| Manna et al. | Cyclic (H 2 O) 6 confined hexameric host–guest assemblies and aerial CO 2 fixation by electron-rich neutral urea/thiourea scaffolds | |
| Krantz et al. | Extremely twisted and bent pyrene-fused N-heterocyclic germylenes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191221 |