專利名稱：一種含鏻的雙陽(yáng)離子離子液體及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙陽(yáng)離子離子液體，具體地說(shuō)是一種含鱗鎗離子的雙陽(yáng)離子離子液體及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
離子液體是指由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)/有機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫下或室溫附近呈液態(tài)的鹽。近年來(lái)，離子液體因其具有熔點(diǎn)低、不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，而在有機(jī)合成、電化學(xué)研究、萃取分離、材料合成和催化等領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。目前廣泛研究的離子液體主要為單陽(yáng)離子型離子液體Green Chem, 2002, 4，407-413，如咪唑鹽、吡啶鹽、季銨鹽和季鱗鹽等。但近年來(lái)，雙陽(yáng)離子型離子液體因具有更好的熱穩(wěn)定性、更高的密度、更寬的液程及更好的理化可調(diào)控性等優(yōu)點(diǎn)而引起研究人員的關(guān)注，并在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用。金傳明等發(fā)明一類可用作潤(rùn)滑劑的含氟的雙咪唑陽(yáng)離子離子液體專利號(hào)201010557991. 5。Armstrong研究組合成了一系列的對(duì)稱雙咪唑陽(yáng)離子離子液體J Am Chem Soc, 2005，127，593-604，可用作高溫有機(jī)合成反應(yīng)的溶劑Org Lett. , 2005, 7(19)，4205-4208，及氣相色譜固定相Anal Chem, 2005，77(19)，6453-6462
;Armstrong研究組還利用咪唑鹽、吡咯鹽和季銨鹽合成了一系列的非對(duì)稱雙陽(yáng)離子離子液體，并對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行了研究Chem Mater. , 2007, 19(24)，5848-5850。Leclercq等也合成了幾種雙咪唑陽(yáng)離子離子液體，并將其用作有機(jī)反應(yīng)的溶齊UGreen Chem, 2007, 9，1097_1103。1^11等合成了一系列多銨及雙銨陽(yáng)離子型離子液體Chem Commun, 2000, (12)，2413-2414。Shreeve研究組則利用聯(lián)卩比唳合成了雙陽(yáng)離子型卩比唳鹽離子液體Inorg Chem, 2003, 42, 7416-7424; Chem Commun. , 2003, (12)，1366-1367。相比單陽(yáng)離子型離子液體，目前有關(guān)雙陽(yáng)離子型的離子液體的合成及應(yīng)用的研究報(bào)道相對(duì)較少，尤其是有關(guān)含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體尚未見(jiàn)報(bào)道。
二氧化碳是目前地球上最主要的溫室氣體，但同時(shí)也是無(wú)毒、廉價(jià)、儲(chǔ)量豐富的Cl資源。隨著化石燃料短缺所造成“碳源危機(jī)”的日益加劇，二氧化碳的資源化利用成為近年來(lái)國(guó)際競(jìng)相研究的熱點(diǎn)課題之一。通過(guò)二氧化碳與環(huán)氧化合物之間環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯是目前為數(shù)不多的可工業(yè)化利用二氧化碳的方式之一。環(huán)狀碳酸酯是十分重要的化學(xué)品，可作為清潔型極性溶劑，可用于酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)、聚碳酸酯合成、熱硬化性樹(shù)脂合成，還可作為高能密度電池和電容的電解液、化妝品添加劑和化工中間體等。因離子液體可通過(guò)調(diào)整陰、陽(yáng)離子的組合或官能團(tuán)的引入而對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，所以近十年來(lái)越來(lái)越多的研究者采用離子液體作為環(huán)加成反應(yīng)催化劑。但是目前已報(bào)道的用作環(huán)加成反應(yīng)催化劑的離子液體大多為單陽(yáng)離子型離子液體，如咪唑類、季銨鹽類、季鱗鹽類等。這些離子液體雖然對(duì)環(huán)加成反應(yīng)具有一定的催化活性，但均以下一點(diǎn)或幾點(diǎn)問(wèn)題自身活性不高或在金屬鹵化物等助共催化劑存在的條件下才表現(xiàn)出較好的催化活性，穩(wěn)定性不好，活性組分對(duì)水敏感、反應(yīng)條件苛刻等。因此通過(guò)對(duì)離子液體陰/陽(yáng)離子的種類、數(shù)量及所含官能團(tuán)的調(diào)控而開(kāi)發(fā)出具有更好穩(wěn)定性、更高催化活性的離子液體是目前亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體。本發(fā)明的另一目的在于提供上述離子液體的制備方法。本發(fā)明提供的上述離子液體可用于催化二氧化碳與環(huán)氧化物環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯。為達(dá)到發(fā)明目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體，其特征有如下結(jié)構(gòu)通式
權(quán)利要求
1.一種含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)通式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體，其特征在于RnR2和R3優(yōu)選烷基和芳香基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體，其特征在于X—和Y—為鹵素離子，其中優(yōu)選Cr和Br'
4.一種權(quán)利要求I所述的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)將化合物R1R2R3P加入至含有相同摩爾量的雙鹵代烴溶液中，在8(Tl200C條件下反應(yīng)12 24小時(shí)得到含鹵代烷基團(tuán)的季鱗鹽鹵化物； 2)將摩爾比為I:I I: I. I的含鹵代烷基團(tuán)的季鱗鹽鹵化物與含BF4' BF6' ClO4'BH4^、SbF6'ZnCl3' SnCl3^、CF3SO3、NO2、NO3、PO4^、RCOO^、N(FSO2)2' N(CF3SO2)2^、C(CF3SO2)3' CF3COO' CF3SO3' CH3SO3_或ROSO3_陰離子的堿金屬鹽溶于溶劑中，在室溫條件下反應(yīng)2飛小時(shí)，得到具有相應(yīng)陰離子的季鱗鹽鹵化物； 3)將步驟I)或步驟2)中得到的季鱗鹽鹵化物溶于溶劑，加入摩爾量為fI. 05倍的咪唑類、有機(jī)胺類、有機(jī)磷類、吡啶類、吡咯類、噻唑類、三氮咪唑類、吡咯啉類、噻唑啉類、氨基酸類、胍類、苯并三氮咪唑類化合物中的一種，在7(Tl20 0C條件下反應(yīng)12 36小時(shí)得到含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體； 4)也可將步驟3)中得到含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體與含陰離子BF4'BF6'ClO4'BH4^、SbF6'ZnCl3' SnCl3^、CF3SO3、NO2、NO3、PO4^、RCOO^、N(FSO2)2' N(CF3SO2)2^、C (CF3SO2)3'CF3COO'CF3SO3 _、CH3S03_ 或 R0S03_ 陰離子的堿金屬鹽在摩爾比為 I的條件下溶于溶劑，在室溫條件下反應(yīng)2飛小時(shí)，得到具有相應(yīng)陰離子的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體的制備方法，其特征在于所使用溶劑選自甲苯、苯、三氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、1，1，I-三氯乙烷或四氫呋喃中的一種。
6.一種權(quán)利要求I所述的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體的應(yīng)用，其特征在于可用于催化二氧化碳和環(huán)氧化合物環(huán)加成合成環(huán)狀碳酸酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體的應(yīng)用，其特征是所述環(huán)狀碳酸酯的合成方法，使用二氧化碳和環(huán)氧化合物為反應(yīng)物，催化劑選自含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體中的一種，催化劑用量為環(huán)氧化合物摩爾量的1%。 2%，在反應(yīng)壓力為O. Γ10. O MPa，溫度為25 180 °C，反應(yīng)時(shí)間為O. 5^24小時(shí)條件下合成環(huán)狀碳酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含鱗的雙陽(yáng)離子離子液體的應(yīng)用，其特征在于原料環(huán)氧化合物選自環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧氯丙烷、氧化苯乙烯、1，2-環(huán)氧環(huán)己烷、1，2-環(huán)氧丁烷、4-乙烯基-1，2-環(huán)氧環(huán)己烷、正丁基縮水甘油醚、2，3-環(huán)氧丙基苯醚中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含鏻的雙陽(yáng)離子離子液體及其制備和應(yīng)用。本發(fā)明的雙陽(yáng)離子離子液體具有圖(I)所示結(jié)構(gòu)通式，其中n為2~8的整數(shù)；R1、R2和R3為含有1~20個(gè)碳原子的飽和或不飽和烴基、芳香基或雜環(huán)基團(tuán)；陽(yáng)離子A選自咪唑類、季銨類、季鏻類、吡啶類、吡咯類、噻唑類、三氮咪唑類、吡咯啉類、噻唑啉類、氨基酸類、胍類和苯并三氮咪唑類中的一種；X–和Y–為有機(jī)或無(wú)機(jī)陰離子。本發(fā)明的含鏻的雙陽(yáng)離子離子液體可用于催化二氧化碳與環(huán)氧化合物環(huán)加成合成環(huán)狀碳酸酯，具有活性高、選擇性好、穩(wěn)定性好、不需溶劑和助催化劑等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07D317/36GK102816182SQ20121033054
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者代威力, 羅勝聯(lián), 金碧, 羅旭彪, 涂新滿 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)