[发明专利]一种双功能团化离子液体及制备方法

说明书

技术领域

本发明属化学材料及其制备技术领域，具体涉及一种双功能团化离子液体。本发明还涉及该类双功能团化离子液体的合成方法。

背景技术

室温离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态由离子所构成的物质，是继水和超临界二氧化碳后又一类绿色溶剂体系。早期报道的离子液体多是含有卤化铝的有机嗡盐，它们的缺点是对湿气敏感，遇水会分解。在二十世纪90年代，对水和空气稳定的离子液体被陆续合成了出来。这些离子液体大多为由烷基吡啶阳离子、烷基咪唑阳离子、烷基季铵阳离子和烷基季磷阳离子分别与含氟阴离子所组成。由于它们大多具有低蒸汽压、室温离子导电性、热稳定性等优良特性而在化学合成、分离过程、电化学等领域都具有广泛的应用前景。如：Welton在《Chemical Reviews》1999，99：2071-2083上，综述了离子液体的制备、物化性质以及在有机合成、催化、聚合反应中的应用。CN1379005描述了异丁烯在离子液体[HMIm]⁺BF₄^-中齐聚制造高品质油品的添加剂及高级醛、醇等的方法。

室温离子液体由于其阴阳离子理论上的可设计性，因此通过改变阳离子和阴离子结构可以得到功能化的室温离子液体。近年来一些功能化的离子液体被相继合成了出来，James H.Davis，Jr和邓友全等分别在《Journal of American Chemical Society》2002，124：5962-5963和《Tetrahedron Letters》2004，45：265-268上报道了磺酸和羧酸功能化离子液体的合成及其在有机合成中的应用。CN1698929描述了一种醇胺羧酸盐功能化离子液体的合成方法，及其在酸性气体吸收方面的应用。CN1383921描述了一种L一氨基酸硫酸氢盐型手性离子液体及其制备方法。最近Fei和Dyson在《Chemistry-A European Journal》200500581上综述了室温离子液体功能化的研究进展。

目前已报道的功能化室温离子液体主要集中在烷基咪唑类室温离子液体，且多只包含一种功能化的官能团，或者仅是含一种以上功能团的离子液体“混合物”，而非带有两个功能团的单一阳离子或单一阴离子。此外，目前离子液体大规模应用于工业尚存在一些有待解决的问题，其中最关键的是降低离子液体的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双功能团化离子液体及制备方法，以克服现有离子液体材料只包含一种功能化的官能团、限制了进一步改性或固定离子液体的应用，且现有方法或原料价格昂贵、制备步骤复杂、反应条件难以控制、反应效率较低的缺陷。

技术方案

本发明的技术方案之一为提供一种双功能团化离子液体，包含：

A)含有羟基和磺酸基的季铵盐阳离子；和

B)磺酸根或者硫酸氢根的阴离子；

其中，R1和R2独立地选自H、醇基、烷基、芳基、杂芳基，或者R1和R2可以结合在一起形成环；

其中，R3选自H，或经脂键、醚键连接取代或未取代的烷基或芳香基；

其中，R4选自取代或未取代的烷基、烯基、芳基、杂芳基、或者HO。

上述的双功能团化离子液体中，优选方案之一是所说的R1和R2可以结合在一起形成环。

本发明的技术方案之二为提供上述的双功能团化离子液体的制备方法，包括以下步骤：

A)利用羟基胺或其衍生物与磺酸内酯反应得到相应的内盐类化合物；

B)将步骤A)得到的内盐类化合物与有机酸或者无机酸混合得到双功能团化离子液体，其结构式为：

其中，R1和R2独立地选自H、羟基、卤素、氰基、硝基、巯基、取代或未取代烷基或烯基；R1和R2也可以结合在一起形成环。

其中，R3选自取代或未取代的烷基、烯基、芳基、杂芳基、或者H。

本领域的技术人员无需过多实验即可确定上述的双功能团化离子液体的制备方法中所说的内盐类化合物与有机酸或者无机酸的反应物的用量，较佳的优选方案为采用摩尔比1∶1。

上述的双功能团化离子液体的制备方法的优选方案之二为，所说的羟基胺为N，N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、或者三乙醇胺，或者其组合。

上述的双功能团化离子液体的制备方法的优选方案之三为，所说的有机酸或者无机酸为甲基磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、或者硫酸，或者其组合。