[发明专利]包含含氮阳离子的离子液体

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2005年4月7日；申请号：200580018219.3(PCT/GB2005/001364)；发明名称：“包含含氮阳离子的离子液体”。

技术领域

本发明涉及离子液体及其用途。本发明还提供了制备离子液体的方法。

背景技术

离子液体为由离子组成的化合物，但其熔点低于室温。可通过电荷离域、非对称(desymmetrised)的离子适当地组合形成离子液体。可降低所得到的盐的有序度并且可将熔点降至所得到的盐在室温下为液体。在确定所得到的盐的熔点方面，离子上电荷的离域作用也是一个重要的因素。离子液体具有许多引人注目的性能，包括蒸汽压小且溶剂化能力强，使得离子液体为多种应用中常规溶剂感兴趣的选择对象。

离子液体可由阴离子和阳离子组成，或者由在同一分子上同时带有正电荷和负电荷的两性离子组成。最常见的离子液体包含阴离子和阳离子。

现有技术包括由季氮-或磷-基阳离子组成的液体，例如基于选自以下的核：季铵阳离子、吡咯烷阳离子、咪唑烷阳离子、三唑阳离子、吡啶阳离子、哒嗪阳离子、嘧啶阳离子、吡嗪阳离子和三嗪阳离子。这些类型的离子液体往往非常粘稠，可能有害且强烈吸收UV和可见光。此外，这些离子液体的制备涉及许多化学和层析步骤，使得过程耗时、昂贵且低效。

Anderson等在J.Am.Chem.Soc.124：14247-14254(2002)中公开了用于某些化学应用的由伯或叔铵基的阳离子组成的离子液体。

发明内容

本发明者提供了其他离子液体。

本发明提供了一种包含阴离子和阳离子的离子液体，其中所述阳离子为包含带电荷的氮原子的伯、仲或叔铵离子。

本文使用的“伯铵离子”为有1个碳原子与氮相连的铵离子。

本文使用的“仲铵离子”为有2个碳原子与氮相连的铵离子。

本文使用的“叔铵离子”为有3个碳原子与氮相连的铵离子。

本发明的另一方面提供了一种包含阴离子和阳离子的离子液体，其特征在于所述阳离子为式(I)的含氮阳离子：

N⁺HRR′R″(I)

其中R为任选被一个或多个选自以下的取代基取代的烃基：含氮官能团(包括腈基、硝基或氨基或另外的碱性含氮官能团)、巯基、烷硫基、磺酰基、硫氰酸根、异硫氰酸根、叠氮基、肼基、卤素、任选被一个或多个醚键或硫醚键间隔的烷基、烷氧基、烯基、羟基、羰基(包括醛或酮)、羧基、硼酸根、甲硅烷基和取代的氨基(例如单烷基氨基、二烷基氨基或烷基酰氨基)；和

R′和R″可相同或不同，各自表示H或R；

或者R、R′和R″中的任意两个或三个可与N连接在一起形成环状基团。

具体实施方式

本文中术语“离子液体”包括(但不局限于)由离子组成的化合物，且于化合物稳定的温度下为液体，所述离子液体的熔点可低于100℃，例如低于25℃，任选低于20℃。所述离子液体的沸点可至少为200℃。所述离子液体的沸点可高于500℃，或甚至高于1000℃。

本发明的离子液体可完全由离子组成，在干燥状态下，于上述温度下为液体。这种离子液体通常包含少于1％的水，优选少于1000ppm质量的水，更优选还少于100ppm质量的水。

在本发明一个优选的方面，离子液体定义为由阳离子和阴离子组成，且水含量小于100ppm的化合物。还优选所述离子液体的熔点为30℃或更低，且粘度小于500厘泊。

就本发明的目的而言，烃基包括(但不局限于)烷基、烯基、炔基、环烃基(例如环烷基、环烯基)以及包含其组合的部分。

本文使用的“烷基”涉及例如具有1-12个碳原子(例如1、2、3、4、5、6、7、8个碳原子)的直链和支链烷基，包括(但不局限于)甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基。术语烷基还包括环烷基，包括(但不局限于)环丙基、环丁基、环戊基或环己基。

所述烷基可被一个或多个卤原子取代。在一类化合物中，卤素为氟，在另一类化合物中，卤素为氯，在第三类化合物中，卤素为氟和氯的组合。

“烷氧基”涉及例如具有1-12个碳原子(例如1、2、3、4、5、6、7、8个碳原子)的包含一个或多个氧原子或羟基的直链和支链烷基。