一种吡啶基氟醇功能离子液体及其制备方法和用途技术

技术编号：40377524 阅读：13 留言：0更新日期：2024-02-20 22:17

本发明专利技术提供了一种吡啶基氟醇功能离子液体，所述的吡啶基氟醇功能离子液体是指包含吡啶基氟醇功能基团的单离子或双离子型离子液体，具有如式1a或1b所示的结构。本发明专利技术还提供了一种吡啶基氟醇功能离子液体的制备方法及其用途，单离子型离子液体经由Zincke反应和阴离子交换等多步合成，双离子型离子液体由单离子型离子液体和超强碱质子化反应制得。所述的吡啶基氟醇功能离子液体用于催化CO2资源化转化，在催化CO2制备环状碳酸酯、氨基甲酸酯以及喹唑啉‑2,4(1H,3H)‑二酮的过程中展现出优良的催化性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吡啶基氟醇功能离子液体、其制备方法及其作为催化剂在co2高值化转化方面的应用，属于合成与催化化学领域。

技术介绍

1、二氧化碳(co2)是主要的温室气体，也是一种丰富、无毒、廉价、不易燃的c1可再生资源。以co2为原料生产化学品既能减少温室气体排放，又能实现co2资源化利用。目前co2转化利用主要是通过化学反应来制备环状碳酸酯、碳酸二甲酯(dmc)、氨基甲酸酯、甲醇、尿素等液体燃料和化学品。这些中间产物进一步可以合成醇醚、甲烷燃料、乙烯/乙二醇/碳酸酯/聚碳/异氰酸酯等大宗或重要化学品。然而，由于co2的热力学稳定性和化学惰性，要实现co2的活化通常需要有效的催化体系。目前，已经开发出很多催化剂，如碱，金属盐、金属氧化物、金属有机骨架化合物mof、共价有机化合物cof以及其功能离子液体等。这些催化剂在催化co2转化过程中通常需要使用金属、助催化剂、挥发性有机溶剂或在高温(大于100℃)高压等苛刻条件下才具有好的催化效果。在大力提倡发展节能减排提效且具可持续性发展的新技术/工艺这一大的时代背景下，设计无金属、绿色、能在温和条件下实现co2高效转化的有机催化剂显得尤为重要。

2、离子液体(ils)是一类由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的离子化合物，具有性质稳定、结构易调控、离子协同性等优良特性，被广泛应用于分离催化、新能源、新材料等领域。许多利用离子液体捕集/催化活化co2学术研究被报道，此外基于离子液体的二氧化碳捕集分离及转化(如co2和环氧乙烷生产碳酸二甲酯联产乙二醇、co2和胺类化合物制备相应胺

3、此外，含氟醇，相比非氟化醇，具有氢键能力强、稳定碳正离子能力强、极性高、亲核能力弱及氧化稳定性强等特殊性质，作为为溶剂、助溶剂、催化剂和助剂等，杂在生物化学、聚合物、材料合成、有机化学及电化学等诸多领域，展现其独特的优势与作用。在有机化学领域，含氟醇已被证明对多种有机反应具有特殊的加速和促进作用，如在hfip溶剂中，过氧化氢对烯烃的环氧化速率提高至5个数量级；hfip可有效激活n-卤代琥珀酰亚胺试剂进而促进未活化烯烃的卤代酰胺化和卤代内酯化；hfip可以作为氢键供体，通过稳定反应途径中的所有过渡态和中间体来提高简单质子酸催化剂催化羰基-烯烃复分解反应的催化效率。在生物化学中，三氟乙醇(tfe)和六氟异丙醇(hfip)用于修饰蛋白质的构象；3-bis-hfab用于多肽的受控合成。在聚合物化学中，使用hfip溶剂能够改善对所生成聚合物的相对分子质量和立构规整性的控制。

4、因此，在本专利技术中，有必要开发一种兼具含氟醇和离子液体双重特性的单离子吡啶基氟醇功能离子液体以及与超强碱质子化中和反应制备的双离子型质子性离子液体，从而拓宽含氟醇衍生物的种类与功能，同时为co2资源化转化的新型高效催化剂的开发提供一种新思路和新方法。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种吡啶基氟醇功能离子液体及其制备方法和用途。所述的吡啶基氟醇功能离子液体具有式1a或1b所示的结构：

2、

3、其中，r1为烃基基团；优选地，r1为-(ch2)n-、苯基中的任意一种，其中，n为不小于0的正整数；

4、其中，r2、r3、r4、r5、r6均各自独立地选自h、-(ch2)nch3、-(ch2)noh、-(ch2)ncooh中的任意一种，n为0,1,2,3,4,5,6。

5、y-选自cl-、br-、i-、hco3-、oac-、oh-、ntf2-、cf3so3-、bf4-、pf6-中的任意一种；

6、m+选自中的任意一种或两种以上。

7、作为本专利技术的进一步优化，所述阴离子y-为cl-，br-或i-的1a离子液体制备方法包括如下步骤：

8、(1)将2,4二硝基卤苯(x＝cl，br，i)和合成zincke盐

9、(2)将步骤(1)合成得到zincke盐和氨基氟醇类化合物经zincke反应制得含卤素阴离子的氟醇类功能化离子液体其中y＝x＝cl，br，i。

10、示例性地：

11、步骤(1)所述生成zincke盐反应(以为例)的条件是：将溶于适量丙酮，加入将混合悬浮液置于55℃下搅拌回流30h。通过旋蒸去除溶剂，过滤去除固体残渣，用己烷多次洗涤，得到淡黄色粉末状产物

12、步骤(2)所述zincke反应(以为例)的条件是：本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种吡啶基氟醇功能离子液体，其特征在于，所述离子液体具有式(1a)或(1b)的结构：

2.根据权利要求1所述的离子液体的制备方法，其特征在于，所述阴离子Y-为Cl-，Br-或I-的1a离子液体制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的离子液体的制备方法，其特征在于，所述阴离子Y-为HCO3-、OAc-、OH-、NTf2-、CF3SO3-、BF4-或PF6-的1a离子液体制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的离子液体的制备方法，其特征在于，所述1b离子液体由氟醇功能离子液体1a与有机含氮杂环超强碱中和反应，得到双离子强碱性氟醇功能离子液体1b

5.根据权利要求1～4所述的离子液体的应用，其特征在于，所述离子液体作为催化剂用于CO2资源化高值化反应。

【技术特征摘要】

1.一种吡啶基氟醇功能离子液体，其特征在于，所述离子液体具有式(1a)或(1b)的结构：

2.根据权利要求1所述的离子液体的制备方法，其特征在于，所述阴离子y-为cl-，br-或i-的1a离子液体制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的离子液体的制备方法，其特征在于，所述阴离子y-为hco3-、oac-、oh-、ntf2-、cf...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国英，胡启鲁，张锁江，贾利娜，崔明杰，王树伟，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：

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