[發(fā)明專利]一種三聚氰酸低共熔試劑

在審

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• 申請日: 2023-04-15
• 公開（公告）號: CN116425690A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銘
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類號: C07D251/32
• 分類號: C07D251/32;C07C31/38;C07D311/74
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本發(fā)明涉及一種低共熔溶劑及其制備方法。本發(fā)明提供的低共熔溶劑以三聚氰酸為主要成分，與三氟乙醇和水按照一定比例混合制備而成，具有低熔點(diǎn)、低揮發(fā)度、制備簡單和高化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，大大拓寬了三聚氰酸的應(yīng)用范圍，在有機(jī)合成、電化學(xué)、提取和生物催化等領(lǐng)域具有可觀的應(yīng)用前景。

所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種三聚氰酸低共熔試劑，具體來講：就是以三聚氰酸為主要成分，與三氟乙醇和水按照一定比例混合，形成的一種低共熔試劑。

背景技術(shù)：

三聚氰酸是一種白色、無臭、結(jié)晶性粉末，在化學(xué)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。它是一種三嗪衍生物，也稱為1,3,5-三嗪基-2,4,6-三醇。三聚氰酸主要用作游泳池水中氯氣的穩(wěn)定劑，以及生產(chǎn)各種化學(xué)品，包括除草劑、阻燃劑和染料。除了傳統(tǒng)用途外，三聚氰酸還顯示出在新材料開發(fā)中具有潛力，例如金屬有機(jī)框架材料(MOFs)和多孔聚合物。MOFs是一類由金屬離子和有機(jī)連接物組成的材料，具有廣泛的潛在應(yīng)用，包括氣體存儲(chǔ)、催化和傳感。三聚氰酸可作為MOFs合成中的有機(jī)連接物，這可能導(dǎo)致開發(fā)具有獨(dú)特性質(zhì)的新材料。

三聚氰酸應(yīng)用的一大瓶頸是它在水中的溶解度有限，這可能使其在某些應(yīng)用中難以使用。有幾種方法可以提高三聚氰酸的溶解度，包括使用共溶劑、表面活性劑和溶劑增溶劑。例如，在溶液中添加少量乙醇或丙二醇可以顯著提高三聚氰酸的溶解度。此外，使用表面活性劑或溶劑增溶劑，例如環(huán)糊精，也可以提高三聚氰酸的溶解度。上述的方法，對三聚氰酸的溶解度提升非常有限，依然無法制得高濃度(35％)的三聚氰酸水溶液，這嚴(yán)重限縮了三聚氰酸在化學(xué)和材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍?？梢姡矍杷崾且环N多功能的重要化學(xué)品，在各種行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，亟需找到提高其溶解度的方法以進(jìn)一步增強(qiáng)其實(shí)用性。

低共熔溶劑(Deep?Eutectic?Solvents，DESs)是一種由兩種或多種組分組成的溶劑，其中一個(gè)組分是氫鍵供體，另一個(gè)是氫鍵受體。當(dāng)這些組分按照正確的比例混合時(shí)，它們可以形成一種共熔試劑，其熔點(diǎn)比任何一個(gè)組分單獨(dú)的熔點(diǎn)都要低得多。部分DESs可以含有水，如氯化膽堿-尿素-水的低共熔體系。DESs的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它們相比傳統(tǒng)溶劑具有較低的毒性和生物降解性。它們通常也比其他溶劑更便宜且更易于生產(chǎn)。此外，DESs可以具有廣泛的物理和化學(xué)性質(zhì)，使它們適用于有機(jī)合成、電化學(xué)、提取和生物催化等領(lǐng)域。在有機(jī)合成中，DESs已被用作反應(yīng)介質(zhì)、催化劑和合成各種化合物的試劑。在電化學(xué)中，DESs已被用作電池和超級電容器的電解質(zhì)。DESs的獨(dú)特性質(zhì)使它們成為研究的一個(gè)有前途的領(lǐng)域，在許多不同的領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。作為強(qiáng)氫鍵互相作用的三聚氰酸，具有成為DESs主要組分的潛力。然而，目前其作為DESs主要組分進(jìn)行低熔融化或溶劑化的研究報(bào)道較為罕見。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明首次提出了以三聚氰酸為主要成分，與三氟乙醇和水按照一定比例混合，形成的一種低共熔試劑。所述的低共熔試劑中三聚氰酸、三氟乙醇和水的摩爾比為100:(1-5):10，具有低熔點(diǎn)、低揮發(fā)和高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，拓寬了三聚氰酸的應(yīng)用范圍，在化學(xué)化工溶劑、化學(xué)成分萃取、新型除草劑和殺菌劑開發(fā)等方面具有可觀的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種低共熔溶劑，主要由三聚氰酸、三氟乙醇和水制備而成。進(jìn)一步的，所述低共熔溶劑中三聚氰酸、三氟乙醇和水的摩爾比為100:(1-5):10。所述低共熔溶劑的制備方法，將三聚氰酸、三氟乙醇和水混合均勻，超聲或機(jī)械震蕩后得到低共熔溶劑。

本發(fā)明所述的低共熔溶劑的設(shè)計(jì)思路是：利用三氟乙醇分子與部分三聚氰酸分子之間的氫鍵相互作用，破壞三聚氰酸原有的穩(wěn)定三酮型晶格體系，從而呈現(xiàn)類似一元酚類低共熔溶劑的理化特性，含有少量水時(shí)即可呈現(xiàn)液態(tài)。可能的氫鍵相互作用圖示為

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新與優(yōu)勢在于：

1.只需要添加微量的三氟乙醇和少量水，即可使得混合物的熔點(diǎn)極大幅度地降低，從而獲得高摩爾濃度(最高達(dá)～87％)的三聚氰酸液態(tài)混合物。