[發明專利]一種偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體及其制備方法

無效

• 申請號: 200910206548.0
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN102040854A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 鄧友全;劉士民;張慶華;張世國;李健;何昱德;盧六斤;馬祥元
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C09B43/00
• 分類號: C09B43/00;G01N21/80
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體及其制備方法。

背景技術

離子液體是指完全由正負離子組成，在150℃以下呈液態的鹽類。與分子型溶劑不同，離子液體獨特的離子組成使得其幾乎沒有蒸氣壓，因此被人們認為是“綠色溶劑”或“環境友好介質”，受到了學術界和工業界的廣泛關注。到目前為止，離子液體已經在均相催化、有機合成、分離分析、潤滑材料、電化學等眾多領域得到應用。離子液體相對于傳統的溶劑有以下幾個優點：(1)大多數離子液體幾乎不揮發，不可燃，低毒，低腐蝕及可重復使用，是一種相對綠色的介質；(2)對部分無機物和有機物的溶解性好，在室溫下能溶解許多普通溶劑難以溶解的有機、無機及有機金屬化合物；(3)獨特的“離子”環境使其在作為反應介質時有助于產物的產率和選擇性的大幅度提高；(4)高電導率和寬的電化學窗口，可作為優秀的電解質應用于鋰離子電池、超級電容器等電化學器件；(5)良好的熱穩定性(-100℃～400℃)和抗氧化性，且種類繁多，使得人們在進行反應時有廣闊的選擇空間；(6)結構和物化性質可設計，使得人們通過搭配不同的陰陽離子來獲得具有特殊性能的離子液體等。離子液體以上的性質，使得人們相信它們在未來的綠色化學，清潔能源，功能材料等領域中大有作為。

隨著對離子液體研究的不斷深入，人們逐漸發現離子液體不僅僅是一種綠色溶劑，而且可以是一類新型的離子型軟功能材料。當前，許多離子液體衍生的儲能材料、光學材料、敏感材料、潤滑材料，磁性材料等被人們研制出來。比如，有人利用發光的稀土絡合金屬陰離子和l，3-二烷基咪唑、二烷基吡咯烷等陽離子搭配，獲得了一系列發熒光的離子液體，該類離子液體發出強的紅色熒光，并表現出長的熒光壽命。此外，以[MnBr₄]^2-、[CoCl₄]^2-、[Co(SCN)₄]^2-、[GdCl₆]^3-等含過渡金屬的陰離子制備的磁性離子液體(如[BMIm]₂[MnBr₄]、[PR₄]₂[MnCl₄]等)在溫度范圍50-350K內展現出較強的磁性行為。由此可見，通過搭配具有特定功能的陰陽離子，可對材料物理化學性質進行改進，從而設計出具有特殊用途的離子液體型功能材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體及其制備方法。

本發明將偶氮染料衍生物經過適當的化學改性為陰離子，然后與常見的二烷基咪唑陽離子，烷基吡啶陽離子，季銨陽離子，季磷陽離子，锍鹽陽離子搭配，并通過適當方法的制備，從而形成一種偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體功能材料。

本發明提供的一種偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體，具有以下結構通式：

其中，R₁，R₂分別為氫原子、甲基、乙基、丙基、苯基以及芐基中的一種；Y為羧基、磺酸基中的一種，可位于苯環的鄰位，間位或對位中的一個位置；M為二烷基咪唑陽離子、烷基吡啶離子、季銨陽離子、季磷陽離子以及锍鹽陽離子中的一種。

我們制備的具有代表性的以偶氮染料衍生物為陰離子的離子液體有：

(1)1-丁基-3-甲基咪唑甲基橙離子液體

該產物為淡黃色的固體，熔點為120℃，易溶于水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、乙腈等溶劑。

(2)1-丁基-3-甲基咪唑甲基紅離子液體

該產物為紅褐色粘稠的液體，無熔點，玻璃態轉化溫度為-17℃，溶于水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、乙腈等溶劑。

我們通過偶氮染料衍生物的鈉鹽與硝酸銀反應，然后再與含有機陽離子的溴鹽發生以離子交換，從而生成功能離子液體材料。

本發明的離子液體制備方法概括如下：

將定量偶氮染料衍生物的鈉鹽溶于水，加熱使其充分溶解后加入含等摩爾硝酸銀的水溶液，機械攪拌讓銀離子全部生成沉淀。將沉淀減壓抽濾后用去離子水洗滌，烘干備用。將獲得沉淀量的含有機陽離子的溴鹽溶于二氯甲烷，加入銀鹽沉淀充分反應，經過陳化、過濾處理后，將獲得濾液蒸干，既得所需要的離子液體。

本發明更具體的離子液體制備方法包括如下步驟：

A等摩爾的酸類偶氮染料衍生物和氫氧化鈉在去離子水中反應生成相應的偶氮染料衍生物的鈉鹽；

B等摩爾的偶氮染料衍生物的鈉鹽和硝酸銀在去離子水中反應生成相應的銀鹽；