氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體及其合成方法

2023-10-11 12:53:54

專利名稱：氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體及其合成方法
技術領域：
本發明屬於化學合成領域，涉及一種含對稱官能團的離子液體，尤其涉及 一種氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體及其合成方法。
背景技術：
室溫離子液體(TILs)由於幾乎沒有蒸汽壓，高的化學和熱穩定性，寬的電 化學窗口，對許多無機物、有機物、催化劑及聚合物均有良好的溶解性，且通 過設計陰陽離子的結構可以調節其性質，而備受國內外科研人員的廣泛關注， 因而被稱為綠色溶劑，在綠色化學領域佔有重要的地位。功能離子液體(TSILs)由於具有特殊的功能基團，使得離子液體能參與 到化學反應之中，得到一類新型的功能材料和介質，在能源、信息、生命科學、 國防等領域表現出良好的應用前景。因此，含各種功能基團的離子液體的合成 在化學合成領域中備受關注。目前，關於功能離子液體的研究主要集中於陽離 子含有單官能團的離子液體，例如，1-甲基-3- (3， 4， 5-三烷氧苄基)咪唑四 氟硼酸鹽(n=8,12)，呈現出良好的離子導電各向異性。1-甲基-3- (2-羥基乙 基)咪唑四氟硼酸鹽，1-甲基-3- (2-氰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽，1-甲基-3-(2-巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽，1-甲基-3- (2-羥基乙基)咪唑六氟磷酸鹽， 1-甲基_3_ (2-胺基乙基)咪唑四氟硼酸鹽等，該類物質主要通過化學反應引入 到高分子鏈中，由於離子液體具有良好的導電性，經離子液體修飾的高分子材 料也具有良好的導電性。此外，離子液體還可用來製備固體電解質。而對於新 型含對稱功能團的離子液體，由於具有雙功能團因而可修飾的部分更多了，能 夠提高固體電解質的性能，如穩定性、導電性等。目前對於1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體尚無報導。發明內容本發明的目的是提供一種含對稱功能基團離子液體——氯化1，3-二(2-甲 氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體。本發明的另一目的是提供一種氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合成方法。(一)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體 本發明的氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eeim]+Cr，其化學 結構式如下式所示Cl扁(二)氯化l,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合成 本發明氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合成方法，包括以 下工藝步驟(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合成 將咪唑與氯乙酸甲酯以l:2.1 l:2.2的摩爾比混合，加入總量02 2.5倍摩爾量的無水甲醇、0.05 0.07倍摩爾量的金屬鈉為催化劑，在攪拌下，於-1 (TC攪拌反應5 7小時，然後升溫至10 60°C,反應20 24h後過濾得到淺黃 色的液體，減壓蒸去甲醇和未反應完的氯乙酸甲酯，於0 -2'C靜置40 48 小時，結晶體用乙酸乙酯洗滌，即得粗產品；(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的純化將氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑溶於甲醇中，向其中加入1，3-二(2-羥基乙基)咪唑離子液體質量的2 4倍的活性炭，在攪拌下反應40 48小時， 過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然後蒸去部分溶劑，於0 一rC下靜置40 48h,結晶，過濾，得到純的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液。其反應過程如下式所示H、N八NCICH2COOCH3 CH30Na，回流24h(三)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eeim]+Cr的表徵 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eeim]+Cr的核磁共振數據'H-應R(400MHz， 5,ppm; D20)， a2(S=8.7-8.9 HI) b2(5=7.2-7.4 H2) c2(5=5.0-5.2 H3) d2(5=3.5-3.8 H6)。formula see original document page 5其中a2、 b2、 c2、 d2分別表示所標註H的位置。 [eeim]+Cr的紅外光譜數據如下3107.89cm"為咪唑環上c-H振動吸收峰，2956.58cm'1 2845 cm"為咪唑 環上亞甲基上的c-H振動吸收峰，1573.80 cm"為咪唑環上c=H振動吸收 峰,1750.69cm—1為C=0的振動吸收峰，3107.89 cm"為羰基上聯的-CH3的振動 吸收峰。綜合核磁共振數據表徵和紅外光譜數據表明，氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙 己)咪唑離子液體[eeim]+Cl-已經合成。(四)氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的性質測定 導電率的測定採用DDS-307型電導率儀，儀器採用0.01mol/L的標準溶液矯正，測定在 溫度為20 。C恆溫箱中進行，工作電極為DJS——1C型鉑黑電極。 測定結果[eeim]+Cr的導電率0.4 0.5 (s/m)。 電化學窗口的測定採用循環伏安法測定，工作電極為一對鉑電極和銀參比電極，測定溫度為 20°C。測定結果電化學窗口為2.0 2.2V。上述結果表明，本發明合成的[eeim]+Cl—具有良好的導電性能和比較寬的電 化學窗口，而且具有可反應的功能性官能團，使高分子材料的導電性等將得到 改善，具備比較好的電化學性質，在導電材料及聚電解質材料領域有著廣泛應


圖l為本發明的核磁共振譜2為本發明的傅立葉紅外光譜圖具體實施方式
下面通過實驗來具體說明本發明氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離 子液體的合成方法。 實施例1、(1) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的合成在 裝有磁力攪拌，回流冷凝管，N2導管的250ml的三頸燒瓶，加入100ml的無 水甲醇，4.7g的金屬鈉，將三頸燒瓶放入-l (TC的冰水浴中，反應6小時左 右，待反應完成後，加入0.2mol的咪唑，將0.40mol的氯乙酸甲酯(用時重新 減壓蒸餾)用滴液漏鬥慢慢滴加，攪拌反應7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶， 在10。C下反應20h，過濾，得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇溶劑和氯乙酸甲 酯，用乙酸乙酯洗滌數次，得到的淺黃色稠狀物。(2) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的純化取 2g [eelm]+Cr溶於20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置 48h，過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液 洗脫，然後蒸發一部分溶劑，於0 一rC下靜置48h，結晶，過濾，得到純 的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體，產率為65.2%。實施例2、(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的合成在 裝有磁力攪拌，回流冷凝管，N2導管的250ml的三頸燒瓶，加入100ml的無 水甲醇，4.7g的金屬鈉，將三頸燒瓶放入-l (TC的冰水浴中，反應7小時， 待反應完全後，0.2mol的咪唑，將0.41mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸餾) 用滴液漏鬥慢慢滴加，反應7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在30。C下反應24h， 過濾，得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇溶劑和氯乙酸甲酯，用乙酸乙酯洗滌 數次，得到的淺黃色稠狀物。(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr純化取2g [eelm]+Cr溶於20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然後蒸發一部分溶劑，於0 一rC下靜置48h，結晶，過濾，得到純的氯化 1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體，產率為70.5°/0。實施例3、(1)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的合成在 裝有磁力攪拌，回流冷凝管，N2導管的250ml的三頸燒瓶，加入100ml的無水甲醇，4.7g的金屬鈉，將三頸燒瓶放入-l (TC的冰水浴中反應5小時，待 反應完成後，加入0.2mol的咪唑，將0.42mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸 餾)用滴液漏鬥慢慢滴加，反應7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在40。C下反 應24h，過濾，得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇溶劑和氯乙酸甲酯，用乙酸 乙酯洗滌數次，得到的淺黃色稠狀物。(2)氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的純化取 2g [eelm]+Cr溶於20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然後蒸發一部分溶劑，於0 一rC下靜置48h，結晶，過濾，得到純的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體，產率為76.2%。 實施例4、(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的合成在 裝有磁力攪拌，回流冷凝管，N2導管的250ml的三頸燒瓶，加入100ml的無 水甲醇，4.7g的金屬鈉，將三頸燒瓶放入-l 0。C的冰水浴中反應6小時左右， 待反應完後，加入0.2mol的咪唑，將0.42mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸 餾)用滴液漏鬥慢慢滴加，攪拌反應7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在50°C 下反應24h，過濾，得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇溶劑和氯乙酸甲酯，用 乙酸乙酯洗滌數次，得到的淺黃色稠狀物。(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體[eelm]+Cr的純化取 2g [eelm]+Cl—溶於20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然後蒸發一部分溶劑，於0 一rC下靜置48h，結晶，過濾，得到純的氯化 1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體，產率為73.4%。
權利要求
1. top= "56" left = "60"/>
2、如權利要求1所述氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合 成方法，包括以下工藝步驟(1) 氯化l,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的合成 將咪唑與氯乙酸甲酯以1:2.1 1:2.2的摩爾比混合，加入總量2 2.5倍摩爾量的無水甲醇、0.05 0.07倍摩爾量的金屬鈉，在攪拌下，於-l (TC攪拌反 應5 7小時，然後升溫至10 60°C,反應20 24h後過濾得到淺黃色的液體， 減壓蒸去甲醇和未反應完的氯乙酸甲酯，於0 -2。C靜置40 48小時，結晶體 用乙酸乙酯洗滌，即得粗產品；(2) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體的純化將氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑溶於甲醇中，向其中加入1,3-二(2-羥基乙基)咪唑離子液體質量的2 4倍的活性碳，在攪拌下反應40 48小時， 過濾，將濾液通過矽膠柱，採用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然後蒸去部分溶劑，於0 一rC下靜置40 48h，結晶，過濾，得到純的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液。
全文摘要
本發明提供了一種含對稱官能團離子液體——氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)的合成方法，將咪唑與氯乙酸甲酯以1∶2.1～1∶2.2的摩爾比混合，加入總量2～2.5倍摩爾量的無水甲醇、0.05～0.07倍摩爾量的金屬鈉為催化劑，在攪拌下，於-1～0℃攪拌反應5～7小時，然後升溫至10～60℃，反應20～24h後過濾得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇和未反應完的氯乙酸甲酯，用乙酸乙酯洗滌除，經活性炭脫色、過濾、過矽膠柱子，然後於0～-2℃靜置放置40～48小時，結晶，得到純的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)離子液體。實驗證明，本發明合成的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)離子液體具有比較寬的電化學窗口而且具有可反應的官能團，在導電材料及聚電解質材料等領域有著廣泛應用。
文檔編號C07D233/00GK101250159SQ20081001782
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月21日 優先權日2008年3月21日
發明者吳稱意, 熊玉兵, 王雲普, 王榮民, 胡登衛 申請人:西北師範大學