[发明专利]含砜基环的孪连双阳离子布朗斯特酸离子液体及其制备方法

说明书

本发明属于离子液体制备技术领域，更具体地，涉及一种含砜基环的孪连双阳离子酸离子液体及其制备方法。该离子液体具有被烷基链隔开的两个相同单阳离子基团和相配位的两个阴离子。该离子液体是经一步成环反应得到孪连双氮杂环化合物，该反应没有副产物生成，而且避免了常规双核离子液体的制备中烷基二卤烃类化合物和含氮环状(杂环)化合物的使用。该双核酸离子液体具有良好的热稳定性和高的酸强度，是传统工业液体酸催化剂的优良替代物，具有工业应用前景。

技术领域

本发明属于离子液体制备技术领域，更具体地，涉及一种含砜基环的孪连双阳离子Brönsted酸离子液体及其制备方法。

背景技术

离子液体是由阴离子和阳离子组成的一种融盐，因其具有蒸汽压低、热稳定性和化学稳定性高、溶解能力强、极性可调等独特性质使其广受关注。此外，离子液体的阴、阳离子还具有可设计性，通过对阴、阳离子的功能化修饰可使离子液体在持有其特性的基础上，还兼具催化剂的性能。其中，酸功能化的离子液体在具有液体酸催化剂高密度反应活性位的同时，还克服了均相液体酸催化剂不易循环使用的不足，其被认为是传统工业液体酸催化剂的优良替代物（Zhang Q, Zhang S, Deng Y, Green chem., 2011,13,2619-2637;Dong K, Liu X, Dong H,Zhang X, Zhang S, Chem.Rev.2017,117,6636-6695）。

酸功能化离子液体可分为Lewis和Brönsted酸离子液体。Lewis酸离子液体遇水易发生分解导致结构变化使其应用受到限制，因而耐水的Brönsted酸离子液体更具工业化应用前景。如专利CN109575206A公开了一种采用吡咯类酸性离子液体作为催化剂制备酚醛树脂的方法。与单核酸性离子液体相比，双核酸性离子液体在兼具单核离子液体所有优点的同时还具有更强的粘度、更好的热稳定性、更高酸性位密度、更宽的液体温度范围等特征。特别重要的是，其所具有的更高的酸性位密度使其酸性更强，而且可以降低离子液体的使用量。因此，双核酸性离子液体的制备和应用受到科研工作者的广泛关注。如专利CN102040559A和CN101962377A制备了一种含双杂环结构的孪连双阳离子酸性离子并应用于催化甘油缩甲醛的合成，但是该离子液体结构中双杂环要么含有价格昂贵的咪唑环，要么制备过程不绿色，伴有三废产生。

双核离子液体制备过程一般是利用含氮环状（杂环）化合物和烷基二卤化合物反应得到双核离子液体的前体，最后再成盐、酸化后得到Brönsted酸双核离子液体（CN103880677 A，CN105132187 A）。但是，含氮环状（杂环）化合物要预先合成，而其合成一般要经过比较复杂的过程才能得到，同时烷基二卤化合物的使用会带来含卤废物，导致环境污染问题。

有机反应大多需在溶剂介质中进行，其中极性非质子溶剂，如DMF，CH₃NO₂，DMSO等因其独特的溶解性能被广泛使用于有机和药物合成反应中，但是该类不易替代的溶剂的大量使用会带来严重的环境污染问题。基于绿色化学的角度考虑，需要寻找上述有毒、有害极性非质子溶剂的替代物。环丁砜及其衍生物因具有低毒和上述极性非质子溶剂相似的极性被认为是DMF，CH₃NO₂，DMSO等溶剂的理想替代物（Tilstam U.Org. Process Res. Dev.,2012, 16: 1273-1278）。