一种自组装季鏻盐材料制造技术

本发明专利技术提供了一种3,4,5‑三(十四烷氧基)1,4‑双(二苯基卤化鏻)丁烷自组装材料，以期形成较强的两条离子键双骨架与长链烷基间伦敦色散力，实现高度有序的自组装结构材料；其合成主要通过1,4‑双(二苯膦基)丁烷与3,4,5‑三(十四烷氧基)氯化苄发生取代反应生成3,4,5‑三(十四烷氧基)1,4‑双(二苯基氯化鏻)丁烷，并通过乙酸乙酯重结晶进行纯化，然后以乙基黄原酸根作为阴离子交换剂，再和氢溴/碘酸反应就可生成相应的3,4,5‑三(十四烷氧基)1,4‑双(二苯基溴/碘化鏻)丁烷。该种自组装季鏻盐将为锂离子导电、卟啉基电致化学发光、模板制备、纳米材料等应用技术领域提供新型的介质材料。

A self assembling phosphonium salt materials

The invention provides a 3,4,5 three (fourteen alkoxy) double 1,4 (two phenyl phosphonium halide) butane self-assembly materials, in order to form the London dispersion force two strong ionic bond double skeleton and long chain alkyl, realize the self-assembly of highly ordered structure materials; the synthesis of 1,4 mainly through double (two - diphenylphosphino) butane and 3,4,5 three (fourteen alkoxy) benzyl chloride substitution reaction of 3,4,5 three (fourteen alkoxy) double 1,4 (two phenyl phosphonium chloride) butane, and was purified by recrystallization from ethyl acetate, then using ethyl xanthate as the anion exchange agent. And hydrogen bromide / iodate reaction can generate the corresponding 3,4,5 three (fourteen alkoxy) double 1,4 (two phenyl bromide / phosphonium iodide) butane. The self-assembly of quaternary phosphonium salt will provide new materials for lithium ion conducting, porphyrin based electrochemiluminescence, template preparation, nano materials application technology.

【技术实现步骤摘要】
一种自组装季鏻盐材料
本专利技术涉及有机化学
，具体涉及一种季鏻盐离子液体自组装材料。
技术介绍
离子液体与超临界CO2、双水相并列为三大“绿色”溶剂。季鏻盐离子液体具有蒸汽压低、不易燃、热与化学稳定性好、腐蚀性低、电导率高、电化学窗口大等优点，并已被作为一种新型的自组装介质材料应用到化学化工、电化学、新材料、电子与信息技术、生物和医药等众多中国当前战略重点发展的新兴产业领域。季鏻盐拥有与季铵盐相似的结构与物化性质，但是季鏻盐相比于季铵盐熔点更低，物理性质和化学性质都更稳定。目前，国内外已有很多针对铵盐的研究报道，但是对于季鏻盐的研究则相对少些，尤其在国内关于季鏻盐性质的研究才刚刚起步。季鏻盐凭借自身的优良特性，随着对其研究的不断深入，将具有更好的应用前景和巨大的发展潜力。季鏻盐离子液体分子主要依靠正负离子间的库仑力、长链烷基间的伦敦色散力、以及离子(极性)与长链烷基(非极性)区域之间的微观偏析等诸多因素所导致各向异性的自组装排列结构，因此分子排列具有高度有序性。正因这一结构特点，可以运用分子设计的方法，对高分子的排列方式有目的性地进行变改和调整，从而提高材料的性能。目前，离子液体自组装材料已在生物医药、纳米技术等领域有广泛的用途，很多重要的生化反应和高技术含量的处理过程都是利用分子自组装产生的隔膜、囊泡、单层膜或胶束。自组装纳米颗粒正在受到越来越多的重视，这类纳米材料在光学和电子领域显现出独特优异的性能，被广泛而深入地应用，且已取得一定的成果。由于纳米粒子在作为单独的实体时就已经可以产生量子尺寸作用，当颗粒间形成自组装结构时，其光学、磁学和电学交互作用显著性提高，使得材料在宏观上的物理化学性能明显改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷的自组装季鏻盐材料。为了达到上述目的，本专利技术第一方面提供的技术方案如下：3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷的自组装季鏻盐材料，其分子结构如式I所示：本专利技术的第二方面提供前述式I的氯化鏻化合物的制备方法，其包括如下步骤：(1)将1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄投入氯仿溶剂中，无氧状态下搅拌并加热至回流；反应停止后，旋干氯仿溶剂，结晶获得3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷，即式II化合物；(2)将上述反应得到的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷(式II)与乙基黄原酸钾混合溶解于氯仿中，搅拌均匀过滤得到有机相，随后加入氢溴酸或氢碘酸，搅拌反应得到3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基乙基黄原酸鏻)丁烷；(3)反应结束后，洗涤分层得到有机相，旋蒸去除氯仿，结晶得到：3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基溴化鏻)丁烷，式III化合物，和3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基碘化鏻)丁烷，式IV化合物。优选地，步骤(1)中，1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄摩尔比为1：2.5-3.5。优选地，步骤(1)中，在室温下，将1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄在氮气保护下迅速投入氯仿溶剂中，并通入N2除去溶液中残留空气，无氧状态下搅拌并加热至回流60-72h。优选地，步骤(2)中，将3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷(II)与3.0-4.0倍摩尔当量的乙基黄原酸钾，混合溶解于氯仿中。优选地，步骤(3)中，加入4.0-6.0倍摩尔当量的氢溴酸或氢碘酸，常温下搅拌反应6-10小时。优选地，步骤(2)和步骤(3)，两步反应的总产率为84-85％。优选地，步骤(1)、步骤(3)中的结晶为加入乙酸乙酯结晶得到相关产物。本专利技术的式I的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷的制备方法，其化学反应式如下：本专利技术的第二方面提供前述式I的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷的制备方法，其包括如下步骤：(1)在室温下，将摩尔比为1：2.5-3.5的1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄在氮气保护下迅速投入氯仿溶剂中，并通入N2除去溶液中残留空气，无氧状态下搅拌并加热至回流60-72h；反应停止后，旋干氯仿溶剂，并向产物中加入适量的乙酸乙酯，加热至完全溶解后，在4℃静置结晶10-12h而获得白色固体：3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷(II)，产率为95-97％。1HNMR(500MHz,CDCl3):δ0.88(t,J＝6.22Hz,18H),1.26-1.43(m,132H),1.62-1.64(m,12H),1.69(s,4H),3.55(s,12H),3.84(d,J＝6.28Hz,4H),4.59(s,4H),6.15(s,4H),7.62-7.90(m,20H)；(2)将上述反应得到的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷(II)与3.0-4.0倍摩尔当量的乙基黄原酸钾混合溶解于氯仿中，常温下搅拌15-20h；接着过滤得到浅黄色的澄清有机相，随后加入4.0-6.0倍摩尔当量的氢溴酸或氢碘酸，常温下搅拌反应6-10小时；反应结结束后使用去离子水洗涤两次，分层得到有机相，旋蒸去除氯仿，加入适量的乙酸乙酯在4℃静置结晶10-12h而获得白色固体：3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基溴化鏻)丁烷(III)和3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基碘化鏻)丁烷(IV)，两步反应的总产率为84-85％。本专利技术专利旨在提供一种自组装结构卤化季鏻盐离子液体材料，通过双鏻分子的设计，使得鏻正离子与卤素负离子的交替形成两条离子键，加强了自组装结构的在极性区域的离子键骨架链，并且鏻正离子上各带两个苯基可形成相邻分子间的л-л作用力；同时每个鏻离子都通过苯环共价相连三条长链烷基，长链烷基间可形成较强的伦敦色散力，增强了非极性区域的形成，与极性区域形成良好的微观偏析。这样的分子结构设计可更好地形成高度有序的自组装结构材料。本专利技术提供了一种3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷自组装材料，以期形成较强的两条离子键双骨架与长链烷基间伦敦色散力，实现高度有序的自组装结构材料；合成主要通过1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄发生取代反应生成3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷，并通过乙酸乙酯重结晶进行纯化，然后以乙基黄原酸根作为阴离子交换剂，再和氢溴/碘酸反应就可生成相应的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基溴/碘化鏻)丁烷。该种自组装季鏻盐将为锂离子导电、卟啉基电致化学发光、模板制备、纳米材料等应用
提供新型的介质材料。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。介绍和概述本专利技术通过举例而非给出限制的方式来进行说明。应注意的是，在本公开文件中所述的“一”或“一种”实施方式未必是指同一本文档来自技高网...

【技术保护点】
3,4,5‑三(十四烷氧基)1,4‑双(二苯基卤化鏻)丁烷的自组装季鏻盐材料，其分子结构如式I所示：

【技术特征摘要】
1.3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基卤化鏻)丁烷的自组装季鏻盐材料，其分子结构如式I所示：2.制备如权利要求1所述的式I的自组装季鏻盐材料的方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)将1,4-双(二苯膦基)丁烷与3,4,5-三(十四烷氧基)氯化苄投入氯仿溶剂中，无氧状态下搅拌并加热至回流；反应停止后，旋干氯仿溶剂，结晶获得3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷；(2)将上述反应得到的3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基氯化鏻)丁烷(式II)与乙基黄原酸钾混合溶解于氯仿中，搅拌均匀过滤得到有机相，随后加入氢溴酸或氢碘酸，搅拌反应得到3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基乙基黄原酸鏻)丁烷；(3)反应结束后，洗涤分层得到有机相，旋蒸去除氯仿，结晶得到：3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基溴化鏻)丁烷和3,4,5-三(十四烷氧基)1,4-双(二苯基碘化鏻)丁烷。3.根据利要求2所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马科锋，徐同强，杨阳，
申请(专利权)人：南京大学苏州高新技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32