[发明专利]共熔室温离子液体及其制法和应用

摘要

本发明涉及共熔室温离子液体及其制法和应用。与已知的离子液体相比，本发明提供的共熔室温离子液体具有低熔点，具很好的稳定性。其可以在室温下分离和存储。本发明盐易于制备，原材料易于获得，并且能够得到非常好的收率，通常高于80％，优选高于90％。可以用作许多合成或催化反应的溶剂，在适当的反应中用作非水、极性物质，作为相转移催化剂或作为使均相催化剂多相化的介质。本发明提供的共熔室温离子液体作为电解质应用于染料敏化太阳能电池，光电转换效率可达7.1％和8.2％。

主权项

1.共熔室温离子液体，其特征在于，其构成如下：1)其至少含有两种在室温附近或更低温度下就能融化的有机盐2)其熔点不高于室温，且至少一种组成盐的熔点高于室温；所述的组成盐的有机阳离子结构式为：式中：(1)R为H，条件是至少一个杂原子上的R不为H；或者，R为具有1-20个碳原子的直链或支链烷基；或者，R为具有2-20个碳原子和一个或多个双键的直连或支链烯基；或者，R为具有2-20个碳原子和一个或多个三键的直连或支链炔基；或者，R为具有3-7个碳原子的饱和的环烷基，部分饱和的环烷基或完全不饱和的环烷基；或者，当不存在卤素-杂原子键时，R为卤素；或者，当不存在与带正电荷的杂原子相连的键且至少一个R不是-NO2 时，R为-NO2；或者，当不存在与带正电荷的杂原子相连的键且至少一个R不是-CN时，R为-CN；(2)R在各种情况下相同或不同；或者，R通过单键或双键彼此键合成对；或者，一个或多个R部分或完全被卤素取代；或者，部分被-CN或-NO2 取代，条件是并非所有R全部被卤化；或者，R的一个或两个碳原子被杂碳原子取代，或选自-O-、-C(O)-、C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-S(O)2O-、-N＝、-P＝、-NR′-、-PR′-、-P(O)(OR′)-、-P(O)(OR′)O-、-P(O)(NR′R′)-、-P(O)(NR′R′)O-、-P(O)(NR′R′)NR′-、-S(O)NR′-或-S(O)2NR′-；其中，R′为H，或未氟化、部分氟化或全氟化的具有1-6个碳原子的烷基，或未氟化、部分氟化或全氟化苯基；或者，R形成环状、双环或多环阳离子的方式成对键合；或者，R部分或完全被卤原子取代，尤其是被-F或-Cl取代；或部分被-CN或-NO2取代，且含有一个或两个选自-O-、-C(O)-、C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-S(O)2O-、-N＝、-P＝、-NR′-、-PR′-、-P(O)(OR′)-、-P(O)(OR′)O-、-P(O)(NR′R′)-、-P(O)(NR′R′)O-、-P(O)(NR′R′)NR′-、-S(O)NR′-或-S(O)2NR′-的杂原子或原子团；但在完全卤化的情况下，并非所有存在的取代基R均被完全卤化，即至少一个R没有被全卤化；本发明所述共熔室温离子液体，其组成盐的阴离子选自：I-、Br-、Cl-、[N(CN)2]-、[N(SO2CF3)2]-、[PF6]-、[BF4]-、[NO3]-、[C(CN)3]-、[B(CN)4]-、[CF3COO]-、[ClO4]-、[R1SO3]-、[RF‘SO3]-、[(RFSO2)2N]-、[(RFSO2)3C]-、[(FSO2)3C]-、[R1CH2OSO3]-、[R1C(O)O]-、[RF′C(O)O]-、[CCl3C(O)O]-、[(CN)2CR1]-、[(R1O(O)C)2CR1]-、[P(CnF2n+1-mHm)yF6-y]-、[P(C6H5)yF6-y]-、[R1 2P(O)O]-、[R1P(O)O2]2-、[(R1O)2P(O)O]-、[(R1O)P(O)O2]2-、[(R1O)(R1)P(O)O]-、[RF 2P(O)O]-、[RFP(O)O2]-、[BFzRF 4-z]-、[BFz(CN)4-z]-、[B(C6F5)4]-、[B(OR1)4]-、[N(CF3)2]-、[AlCl4]-或[SiF6]2-；所述阴离子中：n为整数1至20，m为0、1、2或3，y为0、1、2、3或4，z为0、1、2或3；所述的阴离子的取代基为：1)取代基RF和RF′各自独立地为：具有1-20个碳原子的全氟化的烷基，但RF′不包括三氟甲基；或者，具有2-20个碳原子且一个或多个双键的全氟化的烯基；或者，全氟化的苯基；或者，具有3-7个碳原子的饱和、部分不饱和或完全不饱和的环烷基，该环烷基能被全氟烷基取代；或者，2)取代基RF或RF′通过单键或双键相互连接成对，且取代基RF 或RF′中不在杂原子的α位的一个碳原子或两个不相邻的碳原子被选自-O-、-C(O)-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-N＝、-N＝N-、-NR′-、-PR′-、-P(O)R′-的原子或原子团代替；或者，含有端基R′-O-SO2-或R′-O-C(O)-，R′代表具有1-6个碳原子的未氟化、部分氟化或全氟化的烷基；或者，具有3-7个碳原子的饱和或部分不饱和的环烷基；或者，未取代或取代的苯基；或者，是未取代或取代的杂环；在阴离子中存在多个RF或RF′的情况下，这些阴离子以形成双环或多环阴离子的方式通过单键或双键连接成对；或者，取代基RF或RF′为含有一个或两个选自-O-、-SO2-和-NR′-的、不在杂原子α位的相互不相邻的原子或原子团或端基-SO2X′，其中R′为未氟化、部分氟化或全氟化的具有1-6个碳原子的烷基；或者C3-C7环烷基；或者，未取代或取代苯基也包括-C6F5；或者，未取代或取代杂环，且X′为F、Cl或Br；3)取代基R1为：具有1-20个碳原子的烷基；或者，具有2-20个碳原子和一个或多个双键的链烯基；所述的R1为具有2-20个碳原子的直链或支链链烯基：烯丙，2或3-丁烯基，异丁烯基，仲丁烯基，戊烯基，异戊烯基，己烯基，庚烯基，-C9H17或者-C10H19至C20H39；或者，所述的R1具有2-20个碳原子和一个或多个三键的炔基；或者，所述的R1为2-20个碳原子的直链或支链炔基：乙炔基，丙炔基，丁炔基，戊炔基，己炔基，庚炔基，-C9H15或-C10H17至-C20H37；或者，所述的R1具有3-7个碳原子的饱和、部分饱和或完全不饱和的环烷基，所述的取代基R1被具有1-6个碳原子的烷基取代；或者，所述的R1能部分被卤素取代，所述的卤素为F、Cl、Br或I；或部分被氰基、硫氰基、硒氰基或硝基取代；或者，4)取代基R1通过单键或双键相互连接成对，而且取代基R1中不在杂原子的α位的一个碳原子或两个不相邻的碳原子可以被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NR′-、-PR′-、-P(O)R′-、-P(O)R′O-、-OP(O)R′O-、-PR′2＝N-、-C(O)NH-、-C(O)NR′-、-SO2NH-或-SO2NR′-的原子或原子团代替；R′代表具有1-6个碳原子的未氟化、部分氟化或全氟化的烷基；或者，具有3-7个碳原子的饱和或部分不饱和的环烷基；或者，未取代或取代的苯基；或者是未取代或取代的杂环。