[发明专利]一种生物基咪唑及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种生物基咪唑及其制备方法与应用，本发明生物基咪唑是以来源于生物质的对羟基苯甲醛、香草醛或丁香醛作为原料进行制备，其化学结构新颖，可制备聚咪唑化合物、潜伏固化剂、环氧树脂固化物以及超交联离子聚合物等；且本发明的生物基咪唑可通过全生物质原料进行制备，完全摆脱了对石油资源的依赖，具有绿色环保、且可再生的特点；此外，本发明的制备工艺简单，条件温和，污染小，成本低，适宜进行工业化推广。

技术领域

本发明涉及一种咪唑及其制备方法与应用，特别是一种生物基咪唑及其制备方法与应用。

背景技术

咪唑类化合物是一类重要的化工原料，在聚合物材料领域的应用非常广泛。

如：聚咪唑是一类主链或侧链携带咪唑结构的合成高分子材料，目前应用最多的聚苯并咪唑是一种主链携带苯并咪唑结构的线形聚合物[J.Polym.Sci.1961,50,511-539]，具有优异的热稳定性和机械性能，可作为性能优良的工程塑料，其经掺杂后具有良好的质子传导能力，是高温质子交换膜的理想选择。咪唑类固化剂是一类重要的潜伏型环氧树脂固化剂，混有此类固化剂的环氧树脂预聚物具有良好的储存稳定性[Chem.Eng.J.2018,337,30-39]，在复合材料、粘合剂、电子封装材料等领域广泛使用。芳基修饰的咪唑化合物是制备超交联离子聚合物的重要原料，此类材料可同时发挥气体吸附材料与催化剂的作用，在CO₂捕集与转化领域有较好的应用前景[GreenChem.2022,24,3433-3460]。

而目前咪唑类化合物及其聚合物材料的生产主要以石油基化学品为原料，随着化石资源的不断消耗以及环境问题的日益凸显，有必要开发更加绿色低碳的咪唑类化学品及其聚合物材料制备策略。

生物质资源是地球上储量最大的可再生资源之一，年产量远超石油等化石资源。以生物质资源为原料制备聚合物材料可以很大程度降低材料生产过程对化石资源的依赖，具有绿色低碳的优点，是聚合物材料科学与工程领域的重要分支[Acc.Chem.Res.2020,53,470-484]。

不过现目前关于生物基咪唑及其聚合物的研究较少，组氨酸是为数不多的天然咪唑化合物，但是却存在稳定性差、聚合过程繁琐等问题，且其聚合主要依赖氨基与羧基的酰胺化反应，只能制备携带咪唑侧基的聚合物。现有专利(公开号：CN114163647A)虽然公开了一种生物质聚苯并咪唑类环氧阻燃固化剂，并且具体公开了以香草醛等生物质作为原料进行制备，但其制备原料中仍含有石油基化合物，如邻苯二胺等，因此，其所述的生物质聚苯并咪唑并非完全生物基，仍然在一定程度上依赖于石油资源。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种生物基咪唑及其制备方法与应用。本发明的生物基咪唑是一种全新结构的咪唑，化学结构新颖，可制备聚咪唑化合物、潜伏固化剂、环氧树脂固化物以及超交联离子聚合物等；重要的是，本发明的生物基咪唑可通过全生物质原料进行制备，完全摆脱了对石油资源的依赖，具有绿色环保、且可再生的特点；此外，本发明的制备工艺简单，条件温和，污染小，成本低，适宜进行工业化推广。

本发明的技术方案：一种生物基咪唑，化学结构如下：

其中R₁、R₂为氢或甲氧基，R₃为C₁-C₈的烷基或烯基。

一种前述的生物基咪唑的制备方法，包括以下步骤：

(1)以对羟基苯甲醛、香草醛或丁香醛中的一种为原料，溶于有机溶剂，与卤代烃在催化剂作用下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到醚化生物基芳香醛；

(2)以步骤(1)制得的醚化芳香醛为原料，溶于有机溶剂后在催化剂及碱性条件下反应，将所得产物重结晶或柱层析分离后得到生物基苯偶姻；