[发明专利]一种离子液体及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种离子液体及其制备方法和用途。具体而言，本发明的离子液体具有如式I所示的结构式，其制备方法如下：在惰性气体保护下，将摩尔比为1:1~1.5的2‑(3,5‑二甲基‑1H‑吡唑‑1‑基)‑6‑(1H‑咪唑‑1‑基)吡啶和2,2,6,6‑四甲基氧化哌啶‑4‑基2‑碘代乙酸酯加入到经除水除氧处理的溶剂中，加热至回流，并搅拌反应15~20小时，得到离子液体。该离子液体与铜催化剂以1~1.5:1的摩尔比形成催化体系后，能够以较高的产率催化氧化芳香族甲醇，得到相应的芳香醛或芳香酮。

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，涉及一种离子液体，特别是一种包含吡唑-吡啶双齿配位基团片段和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物片段的离子液体，其制备方法，及其在催化氧化芳香族甲醇中的用途。

背景技术

醛和酮是药物、农药和精细化学品等化学制剂合成过程中的重要中间体，通常都通过醇的氧化来实现。传统的氧化方法使用化学计量的铬酸盐、高锰酸盐、有机过氧酸等试剂作为氧化剂，但是这些氧化剂的使用带来了极大的环境污染。

为了克服上述缺点，越来越多的研究都集中在利用过渡金属（例如钌、铑、钯等）催化剂来实现氧化反应。然而，这些过渡金属催化剂成本较高，限制了在有机合成领域中的应用，铜催化剂的使用成功克服了这一缺陷。

近年来，许多研究小组开发出不同的铜盐和含氮有机物（作为均相催化剂使用）以及硝酰基（作为共催化剂使用）来高效催化醇氧化成相应的醛或酮。为了进一步降低催化剂的成本，可以使用非均相铜催化剂或水溶性铜催化剂，实现了金属催化剂的循环利用，但是反应中所使用的共催化剂硝酰基如2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）却无法实现循环利用。由于TEMPO等共催化剂的成本同样较高，因此亟需一种能够使金属催化剂和共催化剂同时重复使用的催化体系。

发明内容

具体而言，本发明的目的在于提供一种新颖的离子液体（TEMPO-IL-PZPY）及其制备方法和用途。该离子液体的结构中包含吡唑-吡啶双齿配位基团（PZPY）片段和2,2,4,4-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）片段，能够与金属铜催化剂联合催化氧化芳香族甲醇来制备相应的芳香醛或芳香酮。另外，在作为溶剂的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF₄）中可以循环利用5次以上，实现了2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和金属铜催化剂同时重复使用的目的。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种离子液体，其结构式如式（I）所示：

；

其中：阳离子为咪唑鎓离子，阴离子为碘离子。

一种上述离子液体的制备方法，其包括如下步骤：

按照1:1~1.5的摩尔比，将如式（II）所示的2-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-6-(1H-咪唑-1-基)吡啶和如式（III）所示的2,2,6,6-四甲基氧化哌啶-4-基2-碘代乙酸酯加入到反应容器中，在惰性气体保护下，加入经除水除氧处理的溶剂，加热至回流，搅拌反应15~20小时，得到离子液体。

优选的，在上述制备方法中，所述2-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-6-(1H-咪唑-1-基)吡啶和所述2,2,6,6-四甲基氧化哌啶-4-基2-碘代乙酸酯之间的摩尔比为1:1.2。

优选的，在上述制备方法中，所述惰性气体选自氮气、氖气、氩气中的任意一种，优选氮气。

优选的，在上述制备方法中，所述溶剂选自四氢呋喃、乙腈、甲苯中的任意一种，优选四氢呋喃。

优选的，在上述制备方法中，所述搅拌通过磁力搅拌装置来完成。

优选的，在上述制备方法中，所述反应的时间为18小时。