[发明专利]异羟肟酸功能化的质子化甜菜碱型离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类离子液体的制备方法，特别是涉及异羟肟酸功能化的质子化甜菜碱型离子液体的制备方法，属于化学合成和金属浮选剂领域。

背景技术

异羟肟酸结构式为RC(O)NHOH，可以看作是羧酸的衍生物，是一类弱之子供体。异羟肟酸分子结构中含有带孤对电子的N和O原子，且位置接近，使得它容易与其他离子螯合生成稳定的螯合物。依据这一特点，异羟肟酸类化合物目前主要用于金属矿物、特别是稀土矿的浮选，金属离子的萃取，医药，土壤促进剂以及核燃料加工等诸多领域，用途十分广泛。

离子液体(Ionic Liquids)是完全有离子组成的物质，在室温附近呈液态，又称室温或低温熔盐，具有极低的饱和蒸气压而几乎没有挥发性，热稳定性好和溶解性能广泛等很多优点，被誉为新一代的绿色溶剂。功能性离子液体的制备是离子液体在绿色化学中发挥作用的重要途径，通过修饰或改变阴阳离子及其取代基团来调变离子液体的特定功能是离子液体发展的方向。特别是具有环境友好性、生物可再生性、原材料简单易得的功能离子液体的合成。

甜菜碱是一种生物碱，普遍存在于动植物体内，具有可再生、可降解和环境友好等特点。K.Binnemans等开发了以质子化甜菜碱结构为前体的离子液体，并在金属氧化物溶解、金属离子萃取等方面展现出了良好的应用前景(J.Phys.Chem.B 2006,110,20978；Inorg. Chem.2008,47,9987；J.Phys.Chem.B 2015,119,6747)。他们所开发的离子液是以羧基为功能化基团的，以质子化甜菜碱为前体结构、异羟肟酸为功能化基团的离子液体的合成方法鲜有文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一类具有质子化甜菜碱型物质的前体结构、异羟肟酸基团功能化、且在在室温附件呈液态的离子型化合物，即异羟肟酸功能化的质子化甜菜碱型离子液体的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一类化合物，其具有以下通式：

其中，n≥1；R₁、R₂、R₃为碳原子数1～6的直链烷基，R₁、R₂和R₃可以是结构相同基团，也可以是结构不同的基团；A^-为Br^-、Cl^-、I^-、OAc^-、BF₄^-、PF₆^-、SCN^-、CF₃COO^-、 C₃F₇COO^-、CH₃SO₃^-、CF₃SO₃^-、C₄F₉SO₃^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(C₂F₅SO₂)₂N^-、(C₄F₉SO₂)₂N^-、 (CF₃SO₂)₃C^-或(C₂F₅SO₂)₃C^-。

本发明还保护上述离子液体的制备方法，其特征在于以下步骤：

(1)羧酸酯功能化的质子化甜菜碱型离子液体的制备如下：

在烧瓶中加入端位氯、溴或碘羧酸酯的醇溶液，反应温度为0～60℃，其中优选为 0～30℃。在搅拌条件下滴加叔胺的水溶液或醇溶液，叔胺的物质的量与端位氯、溴或碘羧酸酯的物质的量比值为1.5～10，其中优选为2～4。加完后继续反应2～8小时，其中优选为2～5 小时。然后用旋转蒸发仪蒸干溶液，加入水，用二氯甲烷萃取，得到羧酸酯功能化的质子化甜菜碱型离子液体的氯、溴或碘盐。

端位氯、溴或碘的羧酸酯与叔胺的反应式如下：