[发明专利]一种有机膦功能化的季铵盐类离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种季铵盐类离子液体及其制备方法，具体是一种有机膦功能化的季铵盐类离子液体及其制备方法。

背景技术

离子液体是一种在低温下(＜100℃)呈液态的盐。这种在低温下能保持液态的盐与传统的有机溶剂不同，它具有诸多优良性质：蒸汽压低、不挥发、无毒、不易燃易爆、不易氧化、具有较高的热稳定性、与多种有机溶剂相溶等。近十年来离子液体广泛应用于有机合成、电化学、化工分离及高分子材料制备等方面的研究和开发。

离子液体的研究是个相对较新的研究领域。目前，离子液体制备多采用传统加热的方法。用传统加热的方法合成离子液体往往需要十几个小时，甚至几十个小时的反应时间，还有反应物间过量的摩尔比。较长的反应时间不但耗时，同时容易产生过多的副产物给分离和纯化带来很大困难，而且过量的摩尔比也给产物的分离和提纯带来很大的难度，同时也增加了成本。

2003年Nikolaos Tsoureas等人报道了类似离子液体的常规合成方法[Nikolaos Tsoureas，Andreas  A.Danopoulos，et  al.(Diphenylphosphino)alkyl-Functionalized Nucleophilic Carbene Comolexes ofPalladium.Organometallics 2003，22，4750-4758]。他们采用传统加热方法反应一周得到相应的离子液体，反应时间过长，能耗高。采用微波方法合成离子液体缩短反应时间，现也有报道。例如，专利号(申请号)为201110219519.5的中国发明专利公开了微波辐射加热合成季铵盐离子液体的方法，缩短了反应时间；专利号(申请号)为200910218249.9的中国发明专利公开了一种微波条件下制备咪唑类离子液体的方法及其工艺，也缩短了反应时间。但是对有机膦功能化的季铵盐类离子液体的合成却未有报道。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种新型的有机膦功能化的季铵盐类离子液体，可应用于有机合成、电化学、化工分离及高分子材料制备等方面的研究。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种有机膦功能化的季铵盐类离子液体的制备方法，采用微波加热进行合成，具有简单、高效、经济的特点，与传统方法相比可以大大提高反应速率和产物产率。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种有机膦功能化的季铵盐类离子液体，其特征在于所述季铵盐类离子液体具有以下的分子结构：

其中，n为2、3、4、5或6；R₁为苯基或乙氧基；R₂为苯基或乙氧基；R₃为乙基、丙基、丁基或戊基。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种有机膦功能化的季铵盐类离子液体的制备方法，其特征在于步骤为：将三乙胺、三丙胺、三丁胺或三戊胺与溴代烷基二苯基氧化膦或溴代烷基乙氧基苯基氧化膦按摩尔比为1∶1～1.2混合，加入有机溶剂，放置于微波反应装置中，在微波功率为350W～500W，反应温度为80℃～110℃，反应时间为60min～150min的条件下搅拌反应，得到粗产物，除去未反应原料，得到所述季铵盐类离子液体。

作为优选，所述有机溶剂为甲苯或二甲苯。

作为改进，所述粗产物采用甲苯或二甲苯洗涤四至五次以除去未反应的原料，然后75～85℃真空干燥2～4h，得到所述季铵盐类离子液体。

优选，所述三乙胺、三丙胺、三丁胺或三戊胺与溴代烷基二苯基氧化膦或溴代烷基乙氧基苯基氧化膦的摩尔比为1∶1～1.1。

再优选，所述微波功率为400W～480W，反应温度为90℃～110℃，反应时间为80min～120min。

最后，所述微波功率优选为400W，反应温度优选为90℃，反应时间优选为80min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：提供了一种新型的有机膦功能化的季铵盐类离子液体，因为是含有膦酸酯或磷酰基官能团的化合物，可作为阻燃剂，增塑剂，稀土离子萃取剂等。将膦酸酯或磷酰基官能团键合到离子液体上，获得的功能化离子液体兼具有膦酸酯和离子液体的特性，在高分子领域，稀土分离领域和锂离子电池领域有良好的应用前景；同时采用微波加热合成离子液体大大缩短了反应时间，提高了反应速率，并且原料利用率较高，无副产物，合成出的离子液体较易提纯，具有高效、快速、低廉的特点，制备的季铵盐类离子液体纯度高，可应用于有机合成、电化学、化工分离及高分子材料制备等方面的研究

具体实施方式