[发明专利]高稳定性双离子液体盐

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2005/026036，国际申请日为2005年7月22日，进入中国国家阶段的申请号为200580024842.X、发明名称为“高稳定性双离子液体盐”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年7月23日提交的美国临时专利申请第60/590857的申请日的优先权，该专利申请纳入本文作为参考。

发明背景

化学研究中发展最快的领域之一涉及室温离子液体(room temperature ionic liquid，RTIL)。宽范围的可能的阳离子和阴离子的组合产生许多可调的相互作用和应用。^1-18RTIL的使用和应用贯穿了很多化学领域，^1-15甚至是生物化学领域。^16-18据报道在一些情况下离子液体的热稳定范围为300℃，离子液体能溶解许多种不同的分子，以及可以合成与水和非极性有机溶剂都不混溶的离子液体，这些都进一步增加了离子液体的用途。^21-22尽管涉及RTIL的很多工作都关于它们在有机合成中用作“绿色”溶剂，但是它们的特性以及了解它们独特的物理化学性质和溶剂化性质是正在研究的重要领域。尽管文献中记载的离子液体的数量正在迅速增长，但是它们的结构/组成与它们的物理化学性质以及溶剂化性质之间的关系仍然不是很清楚。离子液体领域中的一些研究探究它们的基本性质，希望能够显而易见地知道那些阳离子-阴离子组合可以产生特定的和/或所需的性质。^23-24因此迄今为止，该方法只是取得了有限的成功。

早期的工作似乎表明离子液体的阴离子组分可能对离子液体的物理和化学性质具有很大的影响。²⁵然而，该观点可能部分是由于所研究的离子液体不仅含有多种不同的阴离子，而且含有密切相关、结构类似的阳离子。实际上，诸如卤离子的阴离子具有较高的氢键碱性特性(Cl>Br>I)，一般容易通过氢键形成粘性液体。这并不是说仅仅配位阴离子产生粘性液体，已经熟知当与非配位阴离子，例如六氟磷酸根(PF₆^－)和双(三氟甲磺酰基)亚胺离子(imide)(NTf₂^－)，配对时，1-烷基-3-甲基咪唑离子液体的粘度随着烷基链长度的增加而增加。尽管阳离子及其结构的确会影响表面张力、熔点、粘度、密度和热稳定性、以及通过偶极、π-π，n-π相互作用与溶解的分子相互作用，但是其影响的范围并没有像对阴离子那样广泛地研究过。

尽管它们具有令人称许的稳定性，但是很多较普通的离子液体容易发生化学降解和热降解。^4，28-30近来，有报道说当氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM-Cl)接触大气并加热时，它在120℃时开始从浅黄色变成琥珀色。²⁸当进一步加热时，所述离子液体在150℃或150℃以上时开始显示出明显的分解信号。²⁸最近，介绍了一类新的基于大体积阳离子和三氟甲磺酸根阴离子的“高稳定性离子液体”，据报道一些更传统的离子液体的耐用性(robustness)似乎比先前所认为的更差(在较低的热稳定性和高挥发性两个方面)。⁴MacFarlane和同事得到了类似的结论，通过使用“步切法(step tangent method)”进行热解重量分析(thermogravimetric analysis(TGA))更精确地测定咪唑基阳离子的降解温度。²⁹他们指出在以前报道的降解温度以下放出挥发性降解产物。使用TGA提出了最高操作温度参数以提供更适当的热稳定性评价。²⁹

固相萃取和固相微萃取技术是已知的。^52，54然而，在这些技术中并没有揭示过使用双离子液体盐和固定化的离子液体。离子液体已经被用在特殊任务的液液萃取中，用于从水中萃取Hg^2＋和Cd^2＋。⁵³然而，双离子液体没有用在特殊任务的固相萃取/微萃取中，也没有被吸收的、吸附的或固定化的离子液体用于这些技术中。

发明内容