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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，涉及一種含對稱官能團(tuán)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(shù)：
室溫離子液體(TILs)由于幾乎沒有蒸汽壓，高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，寬的電 化學(xué)窗口，對許多無機(jī)物、有機(jī)物、催化劑及聚合物均有良好的溶解性，且通 過設(shè)計陰陽離子的結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)其性質(zhì)，而備受國內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注， 因而被稱為綠色溶劑，在綠色化學(xué)領(lǐng)域占有重要的地位。功能離子液體(TSILs)由于具有特殊的功能基團(tuán)，使得離子液體能參與 到化學(xué)反應(yīng)之中，得到一類新型的功能材料和介質(zhì)，在能源、信息、生命科學(xué)、 國防等領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。因此，含各種功能基團(tuán)的離子液體的合成 在化學(xué)合成領(lǐng)域中備受關(guān)注。目前，關(guān)于功能離子液體的研究主要集中于陽離 子含有單官能團(tuán)的離子液體，例如，1-甲基-3- (3， 4， 5-三烷氧芐基)咪唑四 氟硼酸鹽(n=8,12)，呈現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)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(zhì)主要通過化學(xué)反應(yīng)引入 到高分子鏈中，由于離子液體具有良好的導(dǎo)電性，經(jīng)離子液體修飾的高分子材 料也具有良好的導(dǎo)電性。此外，離子液體還可用來制備固體電解質(zhì)。而對于新 型含對稱功能團(tuán)的離子液體，由于具有雙功能團(tuán)因而可修飾的部分更多了，能 夠提高固體電解質(zhì)的性能，如穩(wěn)定性、導(dǎo)電性等。目前對于1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體尚無報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種含對稱功能基團(tuán)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(fā)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(fā)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(xué) 結(jié)構(gòu)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(fā)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，于-1 (TC攪拌反應(yīng)5 7小時，然后升溫至10 60°C,反應(yīng)20 24h后過濾得到淺黃 色的液體，減壓蒸去甲醇和未反應(yīng)完的氯乙酸甲酯，于0 -2'C靜置40 48 小時，結(jié)晶體用乙酸乙酯洗滌，即得粗產(chǎn)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)咪唑溶于甲醇中，向其中加入1，3-二(2-羥基乙基)咪唑離子液體質(zhì)量的2 4倍的活性炭，在攪拌下反應(yīng)40 48小時， 過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然后蒸去部分溶劑，于0 一rC下靜置40 48h,結(jié)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(yīng)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的表征 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(shù)據(jù)'H-應(yīng)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>formula see original document page 5</formula>其中a2、 b2、 c2、 d2分別表示所標(biāo)注H的位置。 [eeim]+Cr的紅外光譜數(shù)據(jù)如下3107.89cm"為咪唑環(huán)上c-H振動吸收峰，2956.58cm'1 2845 cm"為咪唑 環(huán)上亞甲基上的c-H振動吸收峰，1573.80 cm"為咪唑環(huán)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(lián)的-CH3的振動 吸收峰。綜合核磁共振數(shù)據(jù)表征和紅外光譜數(shù)據(jù)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(jīng)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(zhì)測定 導(dǎo)電率的測定采用DDS-307型電導(dǎo)率儀，儀器采用0.01mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液矯正，測定在 溫度為20 。C恒溫箱中進(jìn)行，工作電極為DJS——1C型鉑黑電極。 測定結(jié)果[eeim]+Cr的導(dǎo)電率0.4 0.5 (s/m)。 電化學(xué)窗口的測定采用循環(huán)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(jié)果電化學(xué)窗口為2.0 2.2V。上述結(jié)果表明，本發(fā)明合成的[eeim]+Cl—具有良好的導(dǎo)電性能和比較寬的電 化學(xué)窗口，而且具有可反應(yīng)的功能性官能團(tuán)，使高分子材料的導(dǎo)電性等將得到 改善，具備比較好的電化學(xué)性質(zhì)，在導(dǎo)電材料及聚電解質(zhì)材料領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)


圖l為本發(fā)明的核磁共振譜2為本發(fā)明的傅里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(fā)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(dǎo)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(yīng)6小時左 右，待反應(yīng)完成后，加入0.2mol的咪唑，將0.40mol的氯乙酸甲酯(用時重新 減壓蒸餾)用滴液漏斗慢慢滴加，攪拌反應(yīng)7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶， 在10。C下反應(yīng)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(shù)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溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置 48h，過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液 洗脫，然后蒸發(fā)一部分溶劑，于0 一rC下靜置48h，結(jié)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(chǎn)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(dǎo)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(yīng)7小時， 待反應(yīng)完全后，0.2mol的咪唑，將0.41mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸餾) 用滴液漏斗慢慢滴加，反應(yīng)7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在30。C下反應(yīng)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(shù)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溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然后蒸發(fā)一部分溶劑，于0 一rC下靜置48h，結(jié)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(chǎn)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(dǎo)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(yīng)5小時，待 反應(yīng)完成后，加入0.2mol的咪唑，將0.42mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸 餾)用滴液漏斗慢慢滴加，反應(yīng)7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在40。C下反 應(yīng)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(shù)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溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然后蒸發(fā)一部分溶劑，于0 一rC下靜置48h，結(jié)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(chǎn)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(dǎo)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(yīng)6小時左右， 待反應(yīng)完后，加入0.2mol的咪唑，將0.42mol的氯乙酸甲酯(用時重新減壓蒸 餾)用滴液漏斗慢慢滴加，攪拌反應(yīng)7h，從冰水浴中取出三頸燒瓶，在50°C 下反應(yīng)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(shù)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—溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在攪拌下放置48h， 過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然后蒸發(fā)一部分溶劑，于0 一rC下靜置48h，結(jié)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(chǎn)率為73.4%。
權(quán)利要求
1. 一種氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑離子液體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下式所示id="icf0001" file="S200810017823XC00011.gif" wi="84" he="32" top= "56" left = "60" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>
2、如權(quán)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，于-l (TC攪拌反 應(yīng)5 7小時，然后升溫至10 60°C,反應(yīng)20 24h后過濾得到淺黃色的液體， 減壓蒸去甲醇和未反應(yīng)完的氯乙酸甲酯，于0 -2。C靜置40 48小時，結(jié)晶體 用乙酸乙酯洗滌，即得粗產(chǎn)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)咪唑溶于甲醇中，向其中加入1,3-二(2-羥基乙基)咪唑離子液體質(zhì)量的2 4倍的活性碳，在攪拌下反應(yīng)40 48小時， 過濾，將濾液通過硅膠柱，采用CH30H:CHCl3體積比為1:15的洗脫液洗脫， 然后蒸去部分溶劑，于0 一rC下靜置40 48h，結(jié)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(fā)明提供了一種含對稱官能團(tuán)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，于-1～0℃攪拌反應(yīng)5～7小時，然后升溫至10～60℃，反應(yīng)20～24h后過濾得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇和未反應(yīng)完的氯乙酸甲酯，用乙酸乙酯洗滌除，經(jīng)活性炭脫色、過濾、過硅膠柱子，然后于0～-2℃靜置放置40～48小時，結(jié)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(fā)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(xué)窗口而且具有可反應(yīng)的官能團(tuán)，在導(dǎo)電材料及聚電解質(zhì)材料等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者吳稱意, 熊玉兵, 王云普, 王榮民, 胡登衛(wèi) 申請人:西北師范大學(xué)