专利名称：一种可生物降解的胆碱类离子液体的制作方法
一种可生物降解的胆碱类离子液体发明领域本发明涉及化学化工领域一种可生物降解的胆碱类离子液体的合成。 发明背景-离子液体以其液态温度范围宽、物理和化学稳定性高、蒸汽压低、溶解能力 强、可设计性好等优良的理化性质，引发了其研究热潮，并在反应、分离、电化 学、材料以及生命科学等领域得到广泛的应用。随着离子液体的大规模生产及实质性工业应用的成功实现，人们便开始综合考 虑其整个生命周期中的各种问题，对离子液体进行环境风险评价，考虑离子液体在 应用过程中或者完毕后可能带来的环境影响。Jastorff等人建议对离子液体进行释 放、时空范围、生物累积、生物活性、不确定性等五个方面的多尺度的风险性分 析。Scammdls等人在提出离子液体研究过程中所被忽视的问题时，除了离子液体 的纯度和稳定性问题外，还着重强调了离子液体的可降解性、毒性和可回收性等问 题。然而一系列的研究表明，常规的如咪唑、吡啶类的离子液体可降解性很差，这 就意味着，这些离子液体在最终排放或者偶然泄露后，会残留在环境中得不到降 解，它们必然不易通过目前使用最广泛的生物处理工艺去除，排放到水体等自然环 境中后也不易通过天然的生物自净作用而逐渐减少其含量。因此，它们会在水体、 土壤等自然介质中不断累积，甚至可能通过食物链进入生物体并逐渐富集，最后进 入人体，危害人体健康。这不但严重违背了绿色化学12条原则中的第10条"化工 产品应被设计成在完成使命后不在环境中久留并被降解为无毒的产物"，还必然要 严重限制离子液体的进一步大规模的工业应用。因此，开发可生物降解的离子液体 迫在眉睫、刻不容缓。发明内容本发明的目的在于合成一种可生物降解的离子液体，所合成的离子液体以环烷 酸、脂肪酸、氨基酸三大类系列化合物为阴离子供体，以胆碱类衍生物为阳离子供 体。本发明的具体方法为选取环烷酸类化合物环戊垸羧酸、环戊基乙酸、环己垸羧酸、l-甲基-l-环己垸羧酸、环己基丙酸、4-戊基环己烷羧酸、二环己基乙酸、 环己烯甲酸、苯甲酸、乙酰水杨酸、萘氧乙酸、9-蒽基羧酸、松香酸、脱氧胆酸、5e-胆垸酸、is-e-甘草次酸、石胆酸，脂肪酸类化合物月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸，氨基酸类化合物甘 氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、组氨酸、苏氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、色氨酸、 半胱氨酸、赖氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸、6-N-甲基赖氨酸中的一种 为阴离子供体；选取胆碱类衍生物胆碱、氯化胆碱、乙酰胆碱、磷酰胆碱、丁酰 胆碱、苯甲酰胆碱、磷脂酰胆碱中的一种为阳离子供体，在常温、常压下通过一步 反应生成胆碱类离子液体。所合成的离子液体在相应的生物降解性测定方法中，降 解率都可以达到60%以上，表明该类离子液体是可以而且易于生物降解的。
具体实施例方式本发明用以下实例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗 旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。实施例1精密称取0. 2mol环己垸羧酸计25.6g，加入圆底烧瓶中，再向其中加入100ml 乙醇作为反应介质，并充分搅拌使环己垸羧酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。 然后在搅拌的条件下，向其中缓慢滴加45wt呢的胆碱溶液计52.5g。在室温条件下 反应2h。反应物在5(TC的条件下真空旋转蒸发90min，将大部分乙醇除去，然后将 所得的液体置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最终得性状为无色、粘稠液体的产品 43.6g，该离子液体经OECD301D闭瓶实验测试，其在28天的时间内，降解效率为 69.1%。实施例2精密称取水杨酸27.6g，加入圆底烧瓶中，再向其中加入100ml乙醇作为反应 介质，并充分搅拌使水杨酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在搅拌的条件 下，向其中缓慢滴加45wt呢的胆碱溶液53.1g。在25'C的温度条件下反应20h。反 应物在50。C的条件下真空旋转蒸发60min，将大部分乙醇除去，然后将所得的液体 置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最终得性状为淡黄色、粘稠液体的产品45.3g。该 离子液体经OECD 301D闭瓶实验测试，其在28天的时间内，降解效率为71.4%。实施例3精密称取油酸28.3g，加入圆底烧瓶中，再向其中加入100ml乙醇作为反应介 质，并充分搅拌使油酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在搅拌的条件下， 向其中缓慢滴加40wt呢的苄基三甲基氢氧化铵的甲醇溶液42.00g。在2(TC的温度条 件下反应2h。反应物在4(TC的条件下真空旋转蒸发90min，将大部分甲醇除去，然 后将所得的产物置于真空干燥箱5(TC干燥48h，最终得产物43.7g。该离子液体经 OECD 301D闭瓶实验测试，其在28天的时间内，降解效率为79.2%。实施例4精密称取丙氨酸8.91g，加入圆底烧瓶中，再向其中加入10ml乙醇作为反应介 质，并充分搅拌使丙氨酸完全溶解，得澄清透明的均相溶液。然后在搅拌的条件 下，向其中缓慢滴加40wt免的苄基三甲基氢氧化铵的甲醇溶液42.00g。在15'C的温 度条件下反应24h。反应物在4(TC的条件下真空旋转蒸发60min，将大部分反应介 质乙醇以及节基三甲基氢氧化铵的甲醇溶液中的甲醇除去，然后将所得的产物置于 真空干燥箱5(TC干燥48h，最终得产物22.9g。该离子液体经OECD 301D闭瓶实验 测试，其在28天的时间内，降解效率为74.6%。
权利要求
1. 一种可生物降解的胆碱类离子液体，其特征在于该类离子液体是以可降解的一元有机酸羧酸类系列化合物为阴离子供体，以胆碱类化合物为阳离子供体，在一定温度、压力条件下反应一定时间合成的。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中该类离子液体的阴离子供体为有机羧酸类系 列化合物，主要包括环烷酸、脂肪酸、氨基酸三大类，其中环垸酸主要包括环 戊烷羧酸、环戊基乙酸、环己烷羧酸、l-甲基-l-环己烷羧酸、环己基丙酸、4-戊基环己垸羧酸、二环己基乙酸、环己烯甲酸、苯甲酸、乙酰水杨酸、萘氧乙 酸、9-蒽基羧酸、松香酸、脱氧胆酸、5fB-胆烷酸、18-e-甘草次酸、石胆酸， 脂肪酸主要包括月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、 亚麻酸、花生四烯酸，氨基酸主要包括甘氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、组 氨酸、苏氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、色氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、缬氨酸、苯 丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、 4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸、6-N-甲基赖氨酸。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中该类离子液体的阳离子供体为胆碱类化合物， 主要包括胆碱、氯化胆碱、乙酰胆碱、磷酰胆碱、丁酰胆碱、苯甲酰胆碱、磷 脂酰胆碱。
4. 根据权利要求1 3所述的方法，其中该类离子液体的合成主要是各自选取上述 阴、阳离子供体化合物中的一种，通过一歩中和反应完成。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中该类离子液体是在常压下，10 9(TC的温度 条件下反应l~24h合成的。
6. 根据权利要求1所述的方法，该类离子液体在生物降解性测定方法闭瓶实验中， 降解率都可以达到60%以上，表明该类离子液体是可以生物降解的。
全文摘要
本发明选取环烷酸、脂肪酸、氨基酸三大类化合物中的一种为阴离子供体；选取胆碱类化合物中的一种为阳离子供体，在常温、常压下通过一步反应生成胆碱类离子液体。所合成的离子液体在相应的生物降解性测定方法中，降解率都可以达到60％以上，表明该类离子液体是可以而且易于生物降解的，有效解决了常规离子液体在最终排放或者偶然泄露后，会残留在环境中得不到降解，残留在水体等自然环境中，严重限制离子液体进一步大规模工业应用的瓶颈问题。
文档编号C07C209/00GK101260051SQ20081010480
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者于英豪, 吕兴梅, 清 周, 张锁江 申请人:中国科学院过程工程研究所