基于膦硼阴离子的离子液体及其合成方法技术

本发明专利技术公开了基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法，包括如下步骤：用硼烷和亚磷酸酯络合得到硼烷磷酸酯，经过氢氧化钾水解得到硼烷磷酸酯单钾盐；再与咪唑溴盐、吡咯溴盐和四丁基溴化铵离子交换，得到各种基于膦硼阴离子的离子液体。本发明专利技术还公开了基于膦硼阴离子的离子液体。本发明专利技术获得了几种全新的基于膦硼阴离子的离子液体，开拓了新的绿色火箭推进剂材料。

Ionic liquids based on phosphine boron anions and their synthesis methods

The invention discloses a synthesis method of ionic liquid based on phosphine boron anion, which comprises the following steps: complexing borane with phosphite to obtain borane phosphate, hydrolyzing borane phosphate to obtain monopotassium salt by potassium hydroxide, and exchanging ions with imidazole bromide, pyrrole bromide and tetrabutylammonium bromide to obtain various phosphine boron-based ionic liquids. Anionic ionic liquids. Ionic liquids based on phosphine boron anions are also disclosed. The invention obtains several new ionic liquids based on phosphine boron anion, and develops new green rocket propellant materials.

【技术实现步骤摘要】
基于膦硼阴离子的离子液体及其合成方法
本专利技术涉及一种材料及其制备方法，具体涉及一种基于膦硼阴离子的离子液体及其合成方法，属于含能材料制备领域。
技术介绍
推进剂用离子液体是将离子液体含能化并应用于液体推进剂，用更加安全环保的离子液体替代剧毒的肼类燃料。当前液体动力推进系统仍然广泛使用剧毒的肼类衍生物作为动力燃料。肼类推进剂由于其高致癌性、高挥发性、使用维护不便等缺点，越来越无法满足现代动力技术的要求。因此，液体推进系统的无毒化、快响应、低成本、系统简单、可维护性强等需求就成为了航天技术中亟待解决的技术难题。近年来美国、欧盟等相继启动了绿色先进空间推进创新计划，提出了发展基于离子液体技术的先进火箭推进剂材料。该离子液体火箭燃料，由于分子间强的正、负离子相互作用而具有极低的蒸汽压，不仅比肼类燃料更安全、绿色环保、可操作的液态区间宽，同时燃烧时仅释放出环境友好的气体产物如水蒸气、氮气和二氧化碳等，具有低特征信号的优势。此外，离子液体推进剂对外界刺激如撞击，摩擦，静电，冲击波等的敏感度很低，安全性高。更特别的是，由于组成离子液体的阴、阳离子搭配具有成千上万种可能，极大地拓展了离子液体推进剂材料的开发空间。因此，离子液体推进剂有望取代传统的肼类物质，用于空间推进系统、高性能姿轨控发动机、应急动力装置等。而目前离子液体推进剂的研发还处于初级阶段，其性能还不如传统燃料，亟需开发性能更优异的离子液体材料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种新型基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法，包括如下步骤：用硼烷和亚磷酸酯络合得到硼烷磷酸酯，即经过氢氧化钾水解得到硼烷磷酸酯单钾盐再与咪唑溴盐、吡咯溴盐和四丁基溴化铵离子交换，得到各种基于膦硼阴离子的离子液体；当R为甲基时离子液体是当R为乙基时离子液体是其中，Cat+是本专利技术还提供了一种基于膦硼阴离子的离子液体，是通过本专利技术的制备方法制备得到的。所述的基于膦硼阴离子的离子液体具有如下结构：其中，R是甲基或乙基，Cat+是当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ9.99(s,1H),7.59–7.49(m,2H),4.35(q,J＝7.4Hz,2H),4.04(s,3H),3.53(d,J＝10.3Hz,6H),1.58(t,J＝7.4Hz,3H),0.61–0.08(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ135.82,121.71,119.95,47.69(d),43.08,34.43,13.62；Anal.calcdforC8H20BN2O3P:C41.06,H8.61,N11.97；found:C40.91,H8.72,N11.89。当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ10.09(s,1H),7.54–7.38(m,2H),4.27(t,J＝7.4Hz,2H),4.04(s,3H),3.54(d,J＝10.3Hz,6H),1.93–1.85(m,2H),1.42–1.35(m,2H),0.96(t,J＝7.4Hz,3H),0.60–0.09(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ138.42,123.51,121.94,49.71(d),36.47,32.13,19.46,13.44；Anal.calcdforC10H24BN2O3P:C45.83,H9.23,N10.69；found:C45.70,H9.31,N10.58。当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.71–3.61(m,6H),3.51(d,J＝10.2Hz,6H),3.17(s,3H),2.36–2.20(m,4H),1.44(t,J＝7.2Hz,3H),0.58–0.05(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ63.88,59.44,49.58(d),47.92,21.63,9.50；Anal.calcdforC9H25BNO3P:C45.59,H10.63,N5.91；found:C45.25,H10.74,N5.85。当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,colorlessliquid,91％yield；1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.74–3.65(m,4H),3.55–3.43(m,8H),3.19(s,3H),2.34–2.23(m,4H),1.94–1.80(m,2H),1.05(t,J＝7.4Hz,3H),0.63–-0.03(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ65.33,64.06,49.21(d),48.14,21.33,17.21,10.54；Anal.calcdforC10H27BNO3P:C47.83,H10.84,N5.58；found:C47.77,H10.90,N5.54。当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.74–3.66(m,4H),3.49(d,J＝10.3Hz,6H),3.19(s,3H),2.33–2.25(m,4H),1.83–1.75(m,2H),1.49–1.41(m,2H),1.00(t,J＝7.4Hz,3H),0.64–-0.06(m,3H)；13C-NMR(101MHz,CDCl3)δ64.08,63.80,49.27,49.25(d),25.63,21.35,19.44,13.44；Anal.calcdforC11H29BNO3P:C49.83,H11.03,N5.28；found:C49.61,H11.11,N5.23。当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.47(d,J＝10.3Hz,6H),3.38(q,7.3Hz,8H),1.36(t,J＝7.3Hz,12H),0.52–0.00(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ50.64,47.36(d),5.72；Anal.calcdforC10H29BNO3P:C47.45,H11.55,N5.53；found:C47.25,H11.60,N5.50。当R是乙基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ10.34(s,1H),7.45–7.34(m,2H),4.35(q,J＝7.4Hz,2H),4.03(s,3H),3.97–3.88(m,4H),1.57(t,J＝7.4Hz,3H),1.23(t,J＝7.1Hz,6H),0.60–0.10(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ138.77,123.33,121.42,58.10(d),45.09,36.51,16.88(d),15.57；Anal.calcdforC10H24BN2O3P:C45.83,H9.23,N10.69；found:C45.70,H9.28,N10.61。当R是乙基，Cat+是时，离子液体为无色液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法，其特征在于包括如下步骤：用硼烷和亚磷酸酯络合得到硼烷磷酸酯，即

【技术特征摘要】
1.基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法，其特征在于包括如下步骤：用硼烷和亚磷酸酯络合得到硼烷磷酸酯，即经过氢氧化钾水解得到硼烷磷酸酯单钾盐再与咪唑溴盐、吡咯溴盐和四丁基溴化铵离子交换，得到各种基于膦硼阴离子的离子液体；当R为甲基时离子液体是当R为乙基时离子液体是其中，Cat+是2.基于膦硼阴离子的离子液体，其特征在于：是通过权利要求1所述基于膦硼阴离子的离子液体的合成方法制备得到的。3.根据权利要求2所述基于膦硼阴离子的离子液体，其特征在于：所述离子液体具有如下结构：其中，R是甲基或乙基，Cat+是4.根据权利要求3所述基于膦硼阴离子的离子液体，其特征在于：当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ9.99(s,1H),7.59–7.49(m,2H),4.35(q,J＝7.4Hz,2H),4.04(s,3H),3.53(d,J＝10.3Hz,6H),1.58(t,J＝7.4Hz,3H),0.61–0.08(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ135.82,121.71,119.95,47.69(d),43.08,34.43,13.62；Anal.calcdforC8H20BN2O3P:C41.06,H8.61,N11.97；found:C40.91,H8.72,N11.89；当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ10.09(s,1H),7.54–7.38(m,2H),4.27(t,J＝7.4Hz,2H),4.04(s,3H),3.54(d,J＝10.3Hz,6H),1.93–1.85(m,2H),1.42–1.35(m,2H),0.96(t,J＝7.4Hz,3H),0.60–0.09(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ138.42,123.51,121.94,49.71(d),36.47,32.13,19.46,13.44；Anal.calcdforC10H24BN2O3P:C45.83,H9.23,N10.69；found:C45.70,H9.31,N10.58；当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.71–3.61(m,6H),3.51(d,J＝10.2Hz,6H),3.17(s,3H),2.36–2.20(m,4H),1.44(t,J＝7.2Hz,3H),0.58–0.05(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ63.88,59.44,49.58(d),47.92,21.63,9.50；Anal.calcdforC9H25BNO3P:C45.59,H10.63,N5.91；found:C45.25,H10.74,N5.85；当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,colorlessliquid,91％yield；1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.74–3.65(m,4H),3.55–3.43(m,8H),3.19(s,3H),2.34–2.23(m,4H),1.94–1.80(m,2H),1.05(t,J＝7.4Hz,3H),0.63–-0.03(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ65.33,64.06,49.21(d),48.14,21.33,17.21,10.54；Anal.calcdforC10H27BNO3P:C47.83,H10.84,N5.58；found:C47.77,H10.90,N5.54；当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.74–3.66(m,4H),3.49(d,J＝10.3Hz,6H),3.19(s,3H),2.33–2.25(m,4H),1.83–1.75(m,2H),1.49–1.41(m,2H),1.00(t,J＝7.4Hz,3H),0.64–-0.06(m,3H)；13C-NMR(101MHz,CDCl3)δ64.08,63.80,49.27,49.25(d),25.63,21.35,19.44,13.44；Anal.calcdforC11H29BNO3P:C49.83,H11.03,N5.28；found:C49.61,H11.11,N5.23；当R是甲基，Cat+是时，离子液体为无色液体,1H-NMR(600MHz,CDCl3)δ3.47(d,J＝10.3Hz,6H),3.38(q,7.3Hz,8H),1.36(t,J＝7.3Hz,12H),0.52–0.00(m,3H)；13C-NMR(151MHz,CDCl3)δ50.64,47.36(d),5.72；Anal.calcd...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天林，张庆华，燕超，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51