[發(fā)明專利]一種聚乙二醇功能化的三臂星形離子液體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310295803.X
• 申請(qǐng)日: 2013-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN103342810A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁運(yùn)生;何飛;張迪;楊善中;葛倪林;孫曉紅;殷俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G65/48
• 分類號(hào): C08G65/48;C07D233/60
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 吳啟運(yùn)

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離子液體及其制備方法，具體地說是一種聚乙二醇功能化的三臂星形離子液體及其制備方法。

二、背景技術(shù)

隨著綠色化學(xué)興起而發(fā)展起來的功能化離子液體是一類因陰、陽離子中引入有一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)而呈現(xiàn)出某種特殊功能或特性的離子液體，其在室溫及其附近溫度氛圍內(nèi)呈液態(tài)。功能化離子液體有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、理化性質(zhì)特殊等特點(diǎn)，已經(jīng)在化學(xué)化工、材料科學(xué)與工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

聚乙二醇無毒、熱穩(wěn)定性高、且具有良好的生物相容性和生物可降解性，其在有機(jī)合成、生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、電化學(xué)以及功能材料等領(lǐng)域已得到應(yīng)用。基于聚乙二醇所具有的優(yōu)良特性，近年來將其引入離子液體結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)合成醚鍵功能化的離子液體齊聚物已受到科研工作的的廣泛關(guān)注。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)聚乙二醇的引入賦予了功能化離子液體新的理化特性，如低溫兩相，高溫均相等。目前聚乙二醇功能化的離子液體主要集中于線性結(jié)構(gòu)分子設(shè)計(jì)，而星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則未見文獻(xiàn)報(bào)道。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種聚乙二醇功能化的三臂星形離子液體及其制備方法，本發(fā)明三臂星形離子液體的結(jié)晶度低，熱穩(wěn)定性高，與大多數(shù)有機(jī)溶劑的混溶性好，并且生物可降解，有利于環(huán)保。

本發(fā)明以聚乙二醇單甲醚為原料，以三羥甲基丙烷為核中心，合成出一種以聚乙二醇單甲醚為臂的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)離子液體，其結(jié)構(gòu)簡式如下：

式中n=8，12，16或22；

X^—選自Cl^—、Br^—、BF₄^—、PF₆^—或N(CF₃SO₂)₂^—。

本發(fā)明三臂星形離子液體在室溫下是一種高粘度的離子型軟膠，其結(jié)晶度低，熱穩(wěn)定性高，并且還具有與大多數(shù)有機(jī)溶劑的混溶性好等特點(diǎn)。

本發(fā)明三臂星形離子液體的制備方法，其特征在于按如下步驟合成：

1）將三羥甲基丙烷、三乙胺（TEA）和N，N′-二甲基甲酰胺（DMF）加入反應(yīng)器中，開啟攪拌使三羥甲基丙烷溶解，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于0-60℃滴加鹵代乙酰鹵的DMF溶液，加完后升溫至60-100℃反應(yīng)12-36小時(shí)，反應(yīng)完畢后經(jīng)分離、洗滌和干燥得到中間體I；所述鹵代乙酰鹵、三乙胺與三羥甲基丙烷的摩爾比為(3-6):(3-6):1；

所述鹵代乙酰鹵的結(jié)構(gòu)式為：

式中Y為Cl或Br。

按如下反應(yīng)過程得到中間體I：

2）將聚乙二醇單甲醚（mPEG）、對(duì)甲苯磺酰氯（TsCl）和二氯甲烷（CH₂Cl₂）置于反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于0-40℃滴加吡啶（Pyridine）的二氯甲烷溶液，加完后升溫至40-60℃反應(yīng)24-48h，反應(yīng)完畢后經(jīng)分離、洗滌和干燥得到中間體II；所述對(duì)甲苯磺酰氯、吡啶與聚乙二醇單甲醚的摩爾比為(1-4):(1-4):1；

反應(yīng)過程如下：

式中n=8、12、16或22。

3）將氫化鈉（NaH）、咪唑以及四氫呋喃（THF）加入反應(yīng)器，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于0-40℃攪拌反應(yīng)1-4h，然后在0-40℃下加入所述中間體II，并于40-70℃下保溫反應(yīng)24-48h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)分離、洗滌和干燥得到中間體III；所述咪唑、氫化鈉和中間體II的摩爾比為(1-2):(1-2):1；

反應(yīng)過程如下：

式中n=8、12、16或22。

4）將所述中間體I、所述中間體III和溶劑乙腈（CH₃CN）置于反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于40-100℃攪拌反應(yīng)24-168h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾移除溶劑，再經(jīng)洗滌、沉淀和干燥后得到陰離子為Y^—的三臂星形離子液體；所述中間體III與中間體I的摩爾比為(3-6):1；

反應(yīng)過程如下：

式中n=8、12、16或22；Y為Cl或Br，Y^—為Cl^—或Br^—。