专利名称：氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体及其合成方法
技术领域：
本发明属于化学合成领域，涉及一种含对称官能团的离子液体，尤其涉及 一种氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体及其合成方法。
背景技术：
室温离子液体(TILs)由于几乎没有蒸汽压，高的化学和热稳定性，宽的电 化学窗口，对许多无机物、有机物、催化剂及聚合物均有良好的溶解性，且通 过设计阴阳离子的结构可以调节其性质，而备受国内外科研人员的广泛关注， 因而被称为绿色溶剂，在绿色化学领域占有重要的地位。功能离子液体(TSILs)由于具有特殊的功能基团，使得离子液体能参与 到化学反应之中，得到一类新型的功能材料和介质，在能源、信息、生命科学、 国防等领域表现出良好的应用前景。因此，含各种功能基团的离子液体的合成 在化学合成领域中备受关注。目前，关于功能离子液体的研究主要集中于阳离 子含有单官能团的离子液体，例如，1-甲基-3- (3， 4， 5-三烷氧苄基)咪唑四 氟硼酸盐(n=8,12)，呈现出良好的离子导电各向异性。1-甲基-3- (2-羟基乙 基)咪唑四氟硼酸盐，1-甲基-3- (2-氰基乙基)咪唑四氟硼酸盐，1-甲基-3-(2-巯基乙基)咪唑四氟硼酸盐，1-甲基-3- (2-羟基乙基)咪唑六氟磷酸盐， 1-甲基_3_ (2-胺基乙基)咪唑四氟硼酸盐等，该类物质主要通过化学反应引入 到高分子链中，由于离子液体具有良好的导电性，经离子液体修饰的高分子材 料也具有良好的导电性。此外，离子液体还可用来制备固体电解质。而对于新 型含对称功能团的离子液体，由于具有双功能团因而可修饰的部分更多了，能 够提高固体电解质的性能，如稳定性、导电性等。目前对于1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体尚无报道。发明内容本发明的目的是提供一种含对称功能基团离子液体——氯化1，3-二(2-甲 氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体。本发明的另一目的是提供一种氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合成方法。(一)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体 本发明的氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eeim]+Cr，其化学 结构式如下式所示Cl扁(二)氯化l,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合成 本发明氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合成方法，包括以 下工艺步骤(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合成 将咪唑与氯乙酸甲酯以l:2.1 l:2.2的摩尔比混合，加入总量02 2.5倍摩尔量的无水甲醇、0.05 0.07倍摩尔量的金属钠为催化剂，在搅拌下，于-1 (TC搅拌反应5 7小时，然后升温至10 60°C,反应20 24h后过滤得到浅黄 色的液体，减压蒸去甲醇和未反应完的氯乙酸甲酯，于0 -2'C静置40 48 小时，结晶体用乙酸乙酯洗涤，即得粗产品；(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的纯化将氯化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-羟基乙基)咪唑离子液体质量的2 4倍的活性炭，在搅拌下反应40 48小时， 过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液洗脱， 然后蒸去部分溶剂，于0 一rC下静置40 48h,结晶，过滤，得到纯的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液。其反应过程如下式所示H、N八NCICH2COOCH3 CH30Na，回流24h(三)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eeim]+Cr的表征 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eeim]+Cr的核磁共振数据'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>formula see original document page 5</formula>其中a2、 b2、 c2、 d2分别表示所标注H的位置。 [eeim]+Cr的红外光谱数据如下3107.89cm"为咪唑环上c-H振动吸收峰，2956.58cm'1 2845 cm"为咪唑 环上亚甲基上的c-H振动吸收峰，1573.80 cm"为咪唑环上c=H振动吸收 峰,1750.69cm—1为C=0的振动吸收峰，3107.89 cm"为羰基上联的-CH3的振动 吸收峰。综合核磁共振数据表征和红外光谱数据表明，氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙 己)咪唑离子液体[eeim]+Cl-已经合成。(四)氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的性质测定 导电率的测定采用DDS-307型电导率仪，仪器采用0.01mol/L的标准溶液矫正，测定在 温度为20 。C恒温箱中进行，工作电极为DJS——1C型铂黑电极。 测定结果[eeim]+Cr的导电率0.4 0.5 (s/m)。 电化学窗口的测定采用循环伏安法测定，工作电极为一对铂电极和银参比电极，测定温度为 20°C。测定结果电化学窗口为2.0 2.2V。上述结果表明，本发明合成的[eeim]+Cl—具有良好的导电性能和比较宽的电 化学窗口，而且具有可反应的功能性官能团，使高分子材料的导电性等将得到 改善，具备比较好的电化学性质，在导电材料及聚电解质材料领域有着广泛应
图l为本发明的核磁共振谱2为本发明的傅里叶红外光谱图具体实施方式
下面通过实验来具体说明本发明氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离 子液体的合成方法。 实施例1、(1) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的合成在 装有磁力搅拌，回流冷凝管，N2导管的250ml的三颈烧瓶，加入100ml的无 水甲醇，4.7g的金属钠，将三颈烧瓶放入-l (TC的冰水浴中，反应6小时左 右，待反应完成后，加入0.2mol的咪唑，将0.40mol的氯乙酸甲酯(用时重新 减压蒸馏)用滴液漏斗慢慢滴加，搅拌反应7h，从冰水浴中取出三颈烧瓶， 在10。C下反应20h，过滤，得到浅黄色的液体，减压蒸去甲醇溶剂和氯乙酸甲 酯，用乙酸乙酯洗涤数次，得到的浅黄色稠状物。(2) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的纯化取 2g [eelm]+Cr溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在搅拌下放置 48h，过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液 洗脱，然后蒸发一部分溶剂，于0 一rC下静置48h，结晶，过滤，得到纯 的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，产率为65.2%。实施例2、(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的合成在 装有磁力搅拌，回流冷凝管，N2导管的250ml的三颈烧瓶，加入100ml的无 水甲醇，4.7g的金属钠，将三颈烧瓶放入-l (TC的冰水浴中，反应7小时， 待反应完全后，0.2mol的咪唑，将0.41mol的氯乙酸甲酯(用时重新减压蒸馏) 用滴液漏斗慢慢滴加，反应7h，从冰水浴中取出三颈烧瓶，在30。C下反应24h， 过滤，得到浅黄色的液体，减压蒸去甲醇溶剂和氯乙酸甲酯，用乙酸乙酯洗涤 数次，得到的浅黄色稠状物。(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr纯化取2g [eelm]+Cr溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在搅拌下放置48h， 过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液洗脱， 然后蒸发一部分溶剂，于0 一rC下静置48h，结晶，过滤，得到纯的氯化 1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，产率为70.5°/0。实施例3、(1)氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的合成在 装有磁力搅拌，回流冷凝管，N2导管的250ml的三颈烧瓶，加入100ml的无水甲醇，4.7g的金属钠，将三颈烧瓶放入-l (TC的冰水浴中反应5小时，待 反应完成后，加入0.2mol的咪唑，将0.42mol的氯乙酸甲酯(用时重新减压蒸 馏)用滴液漏斗慢慢滴加，反应7h，从冰水浴中取出三颈烧瓶，在40。C下反 应24h，过滤，得到浅黄色的液体，减压蒸去甲醇溶剂和氯乙酸甲酯，用乙酸 乙酯洗涤数次，得到的浅黄色稠状物。(2)氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的纯化取 2g [eelm]+Cr溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在搅拌下放置48h， 过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液洗脱， 然后蒸发一部分溶剂，于0 一rC下静置48h，结晶，过滤，得到纯的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，产率为76.2%。 实施例4、(1) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的合成在 装有磁力搅拌，回流冷凝管，N2导管的250ml的三颈烧瓶，加入100ml的无 水甲醇，4.7g的金属钠，将三颈烧瓶放入-l 0。C的冰水浴中反应6小时左右， 待反应完后，加入0.2mol的咪唑，将0.42mol的氯乙酸甲酯(用时重新减压蒸 馏)用滴液漏斗慢慢滴加，搅拌反应7h，从冰水浴中取出三颈烧瓶，在50°C 下反应24h，过滤，得到浅黄色的液体，减压蒸去甲醇溶剂和氯乙酸甲酯，用 乙酸乙酯洗涤数次，得到的浅黄色稠状物。(2) 氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体[eelm]+Cr的纯化取 2g [eelm]+Cl—溶于20ml的甲醇中，向其中加入4g的活性炭，在搅拌下放置48h， 过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液洗脱， 然后蒸发一部分溶剂，于0 一rC下静置48h，结晶，过滤，得到纯的氯化 1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，产率为73.4%。
权利要求
1. 一种氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，其化学结构式如下式所示id="icf0001" file="S200810017823XC00011.gif" wi="84" he="32" top= "56" left = "60" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>
2、如权利要求1所述氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合 成方法，包括以下工艺步骤(1) 氯化l,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的合成 将咪唑与氯乙酸甲酯以1:2.1 1:2.2的摩尔比混合，加入总量2 2.5倍摩尔量的无水甲醇、0.05 0.07倍摩尔量的金属钠，在搅拌下，于-l (TC搅拌反 应5 7小时，然后升温至10 60°C,反应20 24h后过滤得到浅黄色的液体， 减压蒸去甲醇和未反应完的氯乙酸甲酯，于0 -2。C静置40 48小时，结晶体 用乙酸乙酯洗涤，即得粗产品；(2) 氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体的纯化将氯化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-羟基乙基)咪唑离子液体质量的2 4倍的活性碳，在搅拌下反应40 48小时， 过滤，将滤液通过硅胶柱，采用CH30H:CHCl3体积比为1:15的洗脱液洗脱， 然后蒸去部分溶剂，于0 一rC下静置40 48h，结晶，过滤，得到纯的氯化 1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液。
全文摘要
本发明提供了一种含对称官能团离子液体——氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)的合成方法，将咪唑与氯乙酸甲酯以1∶2.1～1∶2.2的摩尔比混合，加入总量2～2.5倍摩尔量的无水甲醇、0.05～0.07倍摩尔量的金属钠为催化剂，在搅拌下，于-1～0℃搅拌反应5～7小时，然后升温至10～60℃，反应20～24h后过滤得到浅黄色的液体，减压蒸去甲醇和未反应完的氯乙酸甲酯，用乙酸乙酯洗涤除，经活性炭脱色、过滤、过硅胶柱子，然后于0～-2℃静置放置40～48小时，结晶，得到纯的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)离子液体。实验证明，本发明合成的氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)离子液体具有比较宽的电化学窗口而且具有可反应的官能团，在导电材料及聚电解质材料等领域有着广泛应用。
文档编号C07D233/00GK101250159SQ20081001782
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者吴称意, 熊玉兵, 王云普, 王荣民, 胡登卫 申请人:西北师范大学