一种生物基咪唑及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种生物基咪唑及其制备方法与应用，本发明专利技术生物基咪唑是以来源于生物质的对羟基苯甲醛、香草醛或丁香醛作为原料进行制备，其化学结构新颖，可制备聚咪唑化合物、潜伏固化剂、环氧树脂固化物以及超交联离子聚合物等；且本发明专利技术的生物基咪唑可通过全生物质原料进行制备，完全摆脱了对石油资源的依赖，具有绿色环保、且可再生的特点；此外，本发明专利技术的制备工艺简单，条件温和，污染小，成本低，适宜进行工业化推广。行工业化推广。行工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基咪唑及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种咪唑及其制备方法与应用，特别是一种生物基咪唑及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]咪唑类化合物是一类重要的化工原料，在聚合物材料领域的应用非常广泛。
[0003]如：聚咪唑是一类主链或侧链携带咪唑结构的合成高分子材料，目前应用最多的聚苯并咪唑是一种主链携带苯并咪唑结构的线形聚合物[J.Polym.Sci.1961,50,511
‑
539]，具有优异的热稳定性和机械性能，可作为性能优良的工程塑料，其经掺杂后具有良好的质子传导能力，是高温质子交换膜的理想选择。咪唑类固化剂是一类重要的潜伏型环氧树脂固化剂，混有此类固化剂的环氧树脂预聚物具有良好的储存稳定性[Chem.Eng.J.2018,337,30
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39]，在复合材料、粘合剂、电子封装材料等领域广泛使用。芳基修饰的咪唑化合物是制备超交联离子聚合物的重要原料，此类材料可同时发挥气体吸附材料与催化剂的作用，在CO2捕集与转化领域有较好的应用前景[GreenChem.2022,24,3433
‑
3460]。
[0004]而目前咪唑类化合物及其聚合物材料的生产主要以石油基化学品为原料，随着化石资源的不断消耗以及环境问题的日益凸显，有必要开发更加绿色低碳的咪唑类化学品及其聚合物材料制备策略。
[0005]生物质资源是地球上储量最大的可再生资源之一，年产量远超石油等化石资源。以生物质资源为原料制备聚合物材料可以很大程度降低材料生产过程对化石资源的依赖，具有绿色低碳的优点，是聚合物材料科学与工程领域的重要分支[Acc.Chem.Res.2020,53,470
‑
484]。
[0006]不过现目前关于生物基咪唑及其聚合物的研究较少，组氨酸是为数不多的天然咪唑化合物，但是却存在稳定性差、聚合过程繁琐等问题，且其聚合主要依赖氨基与羧基的酰胺化反应，只能制备携带咪唑侧基的聚合物。现有专利(公开号：CN114163647A)虽然公开了一种生物质聚苯并咪唑类环氧阻燃固化剂，并且具体公开了以香草醛等生物质作为原料进行制备，但其制备原料中仍含有石油基化合物，如邻苯二胺等，因此，其所述的生物质聚苯并咪唑并非完全生物基，仍然在一定程度上依赖于石油资源。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种生物基咪唑及其制备方法与应用。本专利技术的生物基咪唑是一种全新结构的咪唑，化学结构新颖，可制备聚咪唑化合物、潜伏固化剂、环氧树脂固化物以及超交联离子聚合物等；重要的是，本专利技术的生物基咪唑可通过全生物质原料进行制备，完全摆脱了对石油资源的依赖，具有绿色环保、且可再生的特点；此外，本专利技术的制备工艺简单，条件温和，污染小，成本低，适宜进行工业化推广。
[0008]本专利技术的技术方案：一种生物基咪唑，化学结构如下：
[0009][0010]其中R1、R2为氢或甲氧基，R3为C1‑
C8的烷基或烯基。
[0011]一种前述的生物基咪唑的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)以对羟基苯甲醛、香草醛或丁香醛中的一种为原料，溶于有机溶剂，与卤代烃在催化剂作用下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到醚化生物基芳香醛；
[0013](2)以步骤(1)制得的醚化芳香醛为原料，溶于有机溶剂后在催化剂及碱性条件下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到生物基苯偶姻；
[0014](3)以步骤(2)制得的生物基苯偶姻为原料，溶于有机溶剂后在催化剂作用下与步骤(1)制得的醚化生物基芳香醛和乙酸铵反应，将反应产物重结晶或层析柱分离得到生物基咪唑。
[0015]前述的生物基咪唑的制备方法，所述步骤(1)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：1
‑
2.5加入催化剂后搅拌5
‑
30min，然后按原料与卤代烃的摩尔比1：1
‑
2.5加入卤代烃，在氮气气氛下反应24
‑
72h，反应温度为20
‑
100℃；
[0016]所述步骤(2)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：0.01
‑
0.5加入催化剂，按照原料与碱性试剂的摩尔比1：0.1
‑
1加入碱性试剂，在
‑
10
‑
50℃下反应0.25
‑
24h；
[0017]所述步骤(3)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：0.01
‑
0.5加入催化剂，按照原料与醚化生物基芳香醛和乙酸铵的摩尔比1：0.5
‑
1.5：1
‑
20的比例加入醚化生物基芳香醛与乙酸铵，在0
‑
80℃反应0.1
‑
8h。
[0018]前述的生物基咪唑的制备方法，所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃、石油醚、正己烷、乙酸乙酯、氯仿、二氧六环、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、苯、甲苯或二甲苯中的一种。
[0019]前述的生物基咪唑的制备方法，步骤(1)中所述的卤代烃是3
‑
溴
‑1‑
丙烯、4
‑
溴
‑1‑
丁烯、5
‑
溴
‑1‑
戊烯、6
‑
溴
‑1‑
己烯、7
‑
溴
‑1‑
庚烯、8
‑
溴
‑1‑
辛烯、9
‑
溴
‑1‑
壬烯、10
‑
溴
‑1‑
癸烯、碘甲烷、溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、溴庚烷、溴辛烷、溴壬烷或溴癸烷中的一种；
[0020]步骤(1)中所述的催化剂是碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氢化钠、氢化钾或四甲基胍中的一种。
[0021]前述的生物基咪唑的制备方法，步骤(2)中所述的碱性条件是在氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸铯、碳酸钾、氢化钠、氢化钾、1,8
‑
二氮杂双环十一碳
‑7‑
烯、三乙胺、吡啶、四甲基胍、1,5,7
‑
三氮杂二环[4,4,0]癸
‑5‑
烯、7
‑
甲基
‑
1,5,7
‑
三氮杂二环[4,4,0]癸
‑5‑
烯或1,5
‑
二氮杂双环[4,3,0]壬
‑5‑
烯中的一种；
[0022]步骤(2)和步骤(3)中所述催化剂为咪唑型离子液体，其结构如下：
[0023][0024]其中n＝1
‑
6，R1为C1‑
C6的烷基或烯基，X为Cl
‑
、Br
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基咪唑，其特征在于，化学结构如下：其中R1、R2为氢或甲氧基，R3为C1‑
C8的烷基或烯基。2.一种根据权利要求1所述的生物基咪唑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以对羟基苯甲醛、香草醛或丁香醛中的一种为原料，溶于有机溶剂，与卤代烃在催化剂作用下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到醚化生物基芳香醛；(2)以步骤(1)制得的醚化芳香醛为原料，溶于有机溶剂后在催化剂及碱性条件下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到生物基苯偶姻；(3)以步骤(2)制得的生物基苯偶姻为原料，溶于有机溶剂后在催化剂作用下与步骤(1)制得的醚化生物基芳香醛和乙酸铵反应，将反应产物重结晶或层析柱分离得到生物基咪唑。3.根据权利要求2所述的生物基咪唑的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：1
‑
2.5加入催化剂后搅拌5
‑
30min，然后按原料与卤代烃的摩尔比1：1
‑
2.5加入卤代烃，在氮气气氛下反应24
‑
72h，反应温度为20
‑
100℃；所述步骤(2)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：0.01
‑
0.5加入催化剂，按照原料与碱性试剂的摩尔比1：0.1
‑
1加入碱性试剂，在
‑
10
‑
50℃下反应0.25
‑
24h；所述步骤(3)中将原料溶于有机溶剂，按照原料与催化剂的摩尔比1：0.01
‑
0.5加入催化剂，按照原料与醚化生物基芳香醛和乙酸铵的摩尔比1：0.5
‑
1.5：1
‑
20的比例加入醚化生物基芳香醛与乙酸铵，在0
‑
80℃反应0.1
‑
8h。4.根据权利要求2所述的生物基咪唑的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃、石油醚、正己烷、乙酸乙酯、氯仿、二氧六环、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、苯、甲苯或二甲苯中的一种。5.根据权利要求2所述的生物基咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海波，犹阳，王喆麟，黄彩娟，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：