[发明专利]低粘度的离子液体

说明书

本发明涉及低粘度和高电化学稳定性的离子液体。

离子液体或液体盐是由有机阳离子和通常的无机阴离子组成的离子种类。它们不包含中性分子并且熔点通常低于373K。

由于离子液体的潜在应用是多方面的，目前在离子液体领域正在进行深入研究。有关离子液体的综述文章有，例如，R.Sheldon″Catalytic reactions in ionic liquids″，Chem.Commun.，2001，2399-2407；M.J.Earle，K.R.Seddon″Ionic liquids.Green solvent for the future”，PureAppl.Chem.，72(2000)，1391-1398；P.Wasserscheid，W.Keim″IonicFlüssigkeiten-neue L_sungen für die _bergangsmetallkatalyse″[IonicLiquids-Novel Solutions for Transition-Metal Catalysis]，Angew.Chem.，112(2000)，3926-3945；T.Welton″Room temperature ionic liquids.Solvents for synthesis and catalysis”，Chem.Rev.，92(1999)，2071-2083or R.Hagiwara，Ya.Ito″Room temperature ionic liquids ofalkylimidazolium cations and fluoroanions”，J.Fluorine Chem.，105(2000)，221-227。

离子液体的性质，例如熔点、热和电化学稳定性和粘度，受阴离子性质的很大影响。与此相对照，通过适当选择阳离子/阴离子对，其极性和亲水性或亲脂性可不同。

特别是在电化学领域应用中和当选择适宜的溶剂进行化学反应时，粘度起主要作用。如果离子液体太粘，则在电化学应用中离子扩散太慢，和电化学过程进行太慢。在化学反应的情况下，在相对粘滞液体中的反应物的降低的质量依赖流动性导致反应速率减慢。许多较低粘度的，例如含[N(CN)₂]、[N(CF₃)₂]或硫氰酸根阴离子的离子液体，已经被提议用于解决此问题。然而，不管该优点如何，发现所述系统不太实用，因为它们的水解和热稳定性以及它们对于氧化和/或还原的稳定性对于这些应用来说是不充分的。

因此，本文的目的是开发适用于电化学应用和作为进行化学反应的溶剂的离子液体。

因此本发明涉及包含阳离子和阴离子的离子液体，其中粘度为10-100mm²/s且对还原和氧化的电化学稳定性(电化学窗口(electrochemical window))大于4.5V。对于电化学稳定性，4.5V的值是基于全部电化学窗口，即其跨越从还原至氧化的全部范围。符合这种复杂需求特性(profile)的离子液体特别适宜用于电化学应用和用于有机合成中，因而允许成为(access to)用于化学过程的新的反应介质。

在本发明中，粘度是运动粘度，其作为液体的动态粘度和密度之比给出。依据本发明的离子液体中的这种粘度为10-100mm²/s，优选为20-60mm²/s。所述运动粘度的限定范围相应于动力粘度10-170mpa·s(cp)的值。在本发明中，使用Anton Paar SVM 3000旋转粘度计并按照ASTM International的ASTM D7042标准(″Standard TestMethod for Dynamic Viscosity and Density of Liquids by StabingerViscometer(and the Calculation of Kinematic Viscosity)″)，测定运动粘度。

采用循环伏安法测定电化学稳定性。

为了本发明的目的，采用Autolab PGSTAT 30仪器(Eco Chemie)进行测量。本发明中指出的电化学窗口的值，是采用玻璃碳电极作为工作电极，铂电极和Ag/AgNO₃(CH₃CN)参比电极，在0.5摩尔CH₃CN溶液中测得的。电位值基于二茂铁的E⁰。