含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方法

专利名称：含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方法技术领域：本发明涉及离子液体的制备，特别是一种含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方 法，具体为含有肉桂基的咪唑类、吡啶类和吡咯烷酮类离子液体以及该离子液体的制备方 法，属新型化学材料及其制备技术领域。 背景技术：离子液体(Ionic liquids)是近几年来绿色化学领域的研究热点，由于其具有液体温度 区间大、溶解范围广、蒸气压低、热稳定性好、可设计性、可循环使用等优越性能，己经 在有机合成、催化、萃取分离、功能材料、电化学和生命科学等诸多领域显示出良好的应 用前景(Angew. Chem. Int. Ed. 2004， 45， 1983-1986, Nature 2007， 447, 979-981 ， Nature 2007， 447,917-918; Am. Chem. Soc.， 2009， 131 (29), 9908—9909)。按阴阳离子的不同排列组合方式进行分类，离子液体大约有1018种。被广泛认可的分类方法是根据有机阳离子母体的不同，主要将离子液体分为咪唑盐类、吡啶盐类、季铵 盐类和季膦盐类，此外还有胍类离子液体、锍盐离子液体、两性离子液体、手性离子液体等多种类的离子液体。常见的阴离子有卤素阴离子(Cr、 Br—、 I—)、四氟硼酸阴离子(BF4—)、 乙酸阴离子(CH3COCT)、六氟磷酸阴离子(PF6—)、三氟乙酸阴离子(CF3COCT)等。由于离子液体的"可设计性"，将一个或多个功能基团引入到离子液体的阳离子或阴 离子上，官能团的引入，使离子液体展现出不同的特性，即将离子液体功能化，已成为新 的研究热点，设计和开发新型的离子液体，发展具有功能化应用前景的研究应当是离子液 体发展的重点方向。构成离子液体的阴阳离子的基团发生微小的变化，都可能引起离子液 体物理和化学性质的很大变化，为了新的应用不断有新型的离子液体合成出来。在2002 年美国化学会期刊J. Am. Chem. Soc.报道Cole合成了咪唑阳离子功能化离子液体并考察 了对醚化、酯化、重排反应的催化性能(J. Am. Chem. Soc. 2002, 124: 5962-5963); Fang 等考察了开链季铵盐阳离子功能化离子液体在酯化反应中的催化性能(Ind. Eng. Chem. Res" 2006,45(24): 7982-7984)。有机合成中肉桂基是重要的有机官能团。肉桂基类化合物，尤其是肉桂基类季铵盐及 其类似物在医药、香料、染料、感光材料、高分子材料等领域具有广泛的应用价值。Naoki等(Chem. Pharm. Bull. 2009， 57(1): 22-33)合成了一系列季铵盐类肉桂基衍生 物，并研究了其生物活性，发现该类化合物具有anticoagulant activity and anti-FXa(factor Xa)4activity 。1-肉桂基4-(2, 3， 4-三甲氧基节基)四氢吡嗪盐酸盐[l-cinnamyl-4-(2, 3， 4-trimethoxybenzyl)tetrahydropyrazine hydrochloride, CTTP]为肉桂嗪类衍生物，对药物诱发 的多种实验性心律失常模型有较好的防治效果。(J Med Coll PLA， 1990, 5(3): 296-299;第 四军医大学学报，1987, 8(4): 235-237)萘替芬(Naftifme)是第一个烯丙胺类抗真菌药物，其化学结构为(E)-N-甲基-N-(3-苯基 -2-丙烯基)-1-萘甲胺盐酸盐或^甲基->^肉桂基-1-萘甲胺盐酸盐。具有结构新颖，作用机 理不同于以往临床上所用的抗真菌药，见效快和毒性低等特点，为了在国内开发应用萘替 芬，金涛等对其合成工艺进行了研究。(Drugs Fut. 1991, 16:654)。1-肉桂基哌嗪(l-cinnamylpiperazine或l隱(3-Phenyl-2-Propenyl)Piperazine)是合成丰丐 拮抗剂类药物如盐酸氟桂嗪(flunarizine hydrochloride),桂利嗪(cinnarlzine)等医药的重要有 机中间体(中国商品大辞典一药品分册.北京中国商业出版杜，1992,385 386)，临床 上常用于预防治疗偏头痛和眩晕、耳鸣等疾患，其合成系采用肉桂基氯与六水哌嗪作用而 得(姚凤鸣，刘素梅.医药工业.1984,4:41 42)。美国默克有限公司从肉桂基卤化物与2, 3-二氢苯并呋喃阴离子或类似物的亲核取代 得到取代肉桂基-2，3-二氢苯并呋喃和类似物，并发现这种化合物是有效的局部抗炎性剂 (US 85107235)。上海药谷药业有限公司研究发现化合物肉桂基-(6' -O-A-L-吡喃阿拉伯糖)-O-B-D-吡喃葡萄糖苷能有效对抗高血压药物利血平所致的眼睑下垂或运动不能、震颤等药物副作 用，可用于抑郁症的治疗(CN 200710094453.5)。以往的含有肉桂基的季铵盐类离子液体的制备也存在一些不足之处例如合成工艺复 杂，副产物较多，对设备腐蚀性强，反应后处理复杂，污染环境和不适合大规模的工业化 生产应用等缺点，使其应用受到限制。 发明内容本发明的目的在于提供一种含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方法，可以克服 现有技术的缺点。本发明具体是一种含肉桂基官能团的咪唑类、吡啶类以及吡咯烷酮类离 子液体，该离子液体是很好的绿色化工新型材料，在有机合成、医药、新材料等领域有广 阔的应用前景。该方法具有原料方便易得，制备工艺简单，反应条件温和，产率高，后处 理简单和绿色环保等优点，为研究与开发新型的功能化离子液体及其工业化生产应用提供 了基础。5本发明提供的一种含有肉桂基官能团的离子液体，其通式为R+Y—，其中，R+具有如 下结构通式<formula>formula see original document page 6</formula>R!为肉桂基，R2为含有1~4个碳原子的烃基、芳烃基或环烃基。Y选自氯、溴、碘、乙 酸根、硫酸根、磷酸根、硝酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲磺酸根、 对甲苯磺酸根等阴离子。可选地，R2为1 4个碳原子的烷烃基或烯烃基。可选地，R2为1 4个碳原子的直链或支链垸基、乙烯基、苄基。可选地，所述的R2为甲基。本发明提供的一种含有肉桂基官能团的离子液体为 l-肉桂基-3-甲基咪唑氯盐，结构式如下<formula>formula see original document page 6</formula>N-肉桂基吡啶氯盐，结构式如下<formula>formula see original document page 6</formula>N-甲基-N-肉桂基吡咯垸酮氯盐，结构式如下:<formula>formula see original document page 6</formula>l-肉桂基-3-甲基咪唑乙酸盐，结构式如下<formula>formula see original document page 6</formula>N-肉桂基吡啶乙酸盐，结构式如下:C6H5CHCHCH2——"+N、 /> CH3COON-甲基-N-肉桂基吡咯垸酮乙酸盐，结构式如下:<formula>formula see original document page 7</formula>本发明提供的一种含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法包括的步骤.-在有机溶剂中，分别取等摩尔的1 4个碳原子的烃基、芳烃基或环烃基取代或未取 代的咪唑、吡啶、烃基吡啶或吡咯烷酮和肉桂華卤化物混合，在室温或加热30-4(TC下搅 拌进行反应2-4小时，旋干溶剂，然后将含肉桂基的卤盐离子液体在室温下溶解于水中， 搅拌下加入含有与卤离子等摩尔的可溶性盐的阴离子溶液，沉淀经过陈化、过滤、旋千滤 液，或经过有机溶剂洗涤或重结晶。阴离子选自乙酸根、硫酸根、磷酸根、硝酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸 根、三氟甲磺酸根、对甲苯磺酸根等阴离子。阴离子溶液为乙酸根的乙酸铅或乙酸银水溶液。 有机溶剂为乙腈、氯仿、乙醇、乙酸乙酯或丙酮。可选地，本发明提供的一种含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法包括的歩骤 l-烃基咪唑、吡啶、烃基吡啶或N-烃基吡咯烷酮与肉桂基卤化物按1: l的摩尔比混 合，再加入或不加入有机溶剂，所加溶剂为乙腈、氯仿、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种； 在室温或加热30'C下搅拌进行反应，反应2-4小时后，旋干溶剂，即得到所述含肉桂基的 l-烃基咪唑、吡啶、烃基吡啶、N-烃基吡咯烷酮卤盐离子液体；然后将含肉桂基的卤盐离 子液体在室温下充分溶解于水中，搅拌下加入含有与卤离子等摩尔乙酸根的乙酸铅或乙酸 银水溶液，迅速生成沉淀，经过陈化、过滤、旋干滤液即可，或经过有机溶剂洗涤或重结 晶，得到含肉桂基的乙酸盐离子液体。本发明提供的含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方法克服现有技术的缺点。得 到的肉桂基官能团的咪唑类、吡啶类以及吡咯烷酮类离子液体对水和空气稳定，具有肉杜 基结构，具有较强的溶解能力，导电导热性， 合性和药用价值，是很好的绿色化工新型 材料，在有机合成、医药、新材料等领域有广阔的应用前景。该方法具有原料方便易得，制备工艺简单，多数反应在室温下进行，无需另加有机溶剂，反应条件温和，产率高，后 处理简单和绿色环保等优点，为研究与开发新型的功能化离子液体及其工业化生产应用提供了基础。具体实施方式-本发明结合具体实施例详细说明如下，但仅作说明而不是限制本发明。 实例1l-肉桂基-3-甲基咪唑氯盐的合成8.2g(0.1mo1) N-甲基咪唑与15.2g(0.1mo1)肉桂基 氯混合，室温下搅拌3小时，得淡黄色粘稠液体，加入5mL乙腈或氯仿，继续反应l小 时，用旋转蒸发仪除去溶剂，用乙酸乙酯洗涤(2x20mL)，得浅黄粘稠液体，即为目标产物，产率94%。 'HNMR (300Hz， D20)， S: 8.55(s, 1H, NCH=N), 7.37(d, 2H, NCH=CHN)，7.31-7.25(m， 5H, C6H5), 6.67(d, 1H, C6H5CH), 6.27(m, 1H, CHCH2), 4.77(d, 2H, CHCH2), 3.73(s,3H, NCH3)。 实例2N-肉桂基吡啶氯盐的合成7.9g(0.1mo1)吡啶与15.2g(0.1mo1)肉桂基氯混合，室温 下搅拌2小时，用乙酸乙酯洗涤(2x20mL)，得棕色粘稠液体，即为目标产物，产率93%。iHNMR(300Hz， CDC13)S: 9.7、 8.41、 8.06(d， t, t, 5H, C5H5N), 7.37-7.23(m, 5H, C6H5), 7.14(d，1H, C6H5CH)， 6.52(m， 1H, CHCH2), 5.90(d, 2H， CHCH2)。 实例3N-甲基-N-肉桂基吡咯烷酮氯盐的合成9.9g(0.1mo1) N-甲基吡咯烷酮与15.2g(0.1mo1) 肉桂基氯混合，设温30'C，搅拌2小时，用乙酸乙酯洗涤(2x20mL)，得浅黄色粘稠液 体，用乙醇和乙醚混合溶剂(体积比2: 1)重结晶，即得目标产物，产率93%。 'HNMR(300Hz， CDC13) 5: 7.72-7.38(m, 5H, C6H5), 7.31(d, 1H, C6H5CH), 7.01(d, 2H， CHCH2N)，6.41(m, 1H, CHCH2)， 5.18(d， 2H， NCH2CH2), 4.05(s， 3H, NCH3), 4.00(t, 2H， COCH2), 3.71(m, 2H, CH2-CH2-CH2)。 实例41-肉桂基—-3-甲基咪唑乙酸盐的合成称取23.5g(0.1mol)卜肉桂基-3-甲基咪唑氯盐离 子液体，加入30mL水充分溶解，再称取18.9g(0.05mol)三水合乙酸铅，加入100mL水全 部溶解，搅拌下将离子液体水溶液缓慢倒入乙酸铅水溶液中。迅速生成大量白色沉淀，搅8拌1小时后，静止，过滤，得无色粘稠液体，产率97%。 'HNMR G00Hz， CDC13) 5:10.01(s， 1H， NCH=N)， 7.53(d， 2H, NCH=CHN), 7.41-7.26(m, 5H， C6H5), 6.83(d, 1H, C6H5CH), 6.40(m, 1H， CHCH2)， 5'13(d， 2H, CHCH2)， 4.02(s， 3H, NCH3)， 1.84(s， 3H, COCH3)。 实例5N-肉桂基吡啶乙酸盐的合成称取23.2g(0.1mol)N-肉桂基吡啶氯盐离子液体，加入 30mL水充分溶解，再称取18.9g(0.05mol)三水合乙酸铅，加入lOOmL水充分溶解，搅拌 下将离子液体水溶液缓慢倒入乙酸铅水溶液中。迅速生成大量白色沉淀，搅拌1小时后， 静止，过滤，得黄色粘稠液体，用氯仿重结晶，得白色固体，产率90%。 'HNMR(300Hz，D20) S: 10.51、 8.90、 8.34(d, t， t， 5H, C5H5N), 7.45-7.26(m， 5H， C6H5), 7.29(d， 1H, C6H5CH),6.60(m， 1H， CHCH2), 5.98(d， 2H， CHCH2)， 1.79(s, 3H, COCH3)。 实例6N-甲基-N-肉桂基吡咯垸酮乙酸盐的合成称取25.2g(0.1mo1) N-甲基-N-肉桂基吡咯 烷酮氯盐离子液体，加入30mL水充分溶解，再称取18.9g(0.05mol)三水合乙酸铅，加入 lOOmL水充分溶解，搅拌下将离子液体水溶液缓慢倒入乙酸铅水溶液中。迅速生成大量白 色沉淀，搅拌1小时后，静止，过滤，得白色粘稠液体，产率96%。 'HNMR (300Hz，D20) S: 7.28-7.20(m, 5H, C6H5), 7.16(d， 2H， CHCH2N), 6.56(d, 1H, C6H5CH), 6.17(m, 1H,CHCH2)， 4.69(t, 2H, NCH2CH2)， 4.65(s, 3H， NCH3), 3.68(t， 2H, COCH2)， 3.64(m， 2H, CH2-CH2-CH2)， 1.72(s, 3H, COCH3)。权利要求1、一种含有肉桂基官能团的离子液体，其特征在于它的通式为R+Y-，R+具有如下结构其中，R1为肉桂基，R2为含有1～4个碳原子的烃基、芳烃基或环烃基；Y选自氯、溴、碘、乙酸根、硫酸根、磷酸根、硝酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲磺酸根、对甲苯磺酸根等阴离子。2、 按照权利要求l所述的含有肉桂基官能团的离子液体，其特征在于R2为1 4个碳原子的烷烃基或烯烃基。3、 按照权利要求l所述的含有肉桂基官能团的离子液体，其特征在于R2碳原子的直链或支链烷基、乙烯基、苄基。4、 按照权利要求l所述的含有肉桂基官能团的离子液体，其特征在于R;5、 一种含有肉桂基官能团的离子液体，其特征在于结构式为<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula> N-甲基-N-肉桂基吡咯垸酮乙酸盐。6、 权利要求l所述的含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法，其特征在于包括的步骤在有机溶剂中，分别取等摩尔的l-4个碳原子的烃基、芳烃基或环烃基取代或未取代的咪唑、吡啶、烃基吡啶或吡咯垸酮和肉桂基卤化物混合，在室温或加热30-4(TC下搅拌进行反应2-4小时，旋干溶剂，然后将含肉桂基的卤盐离子液体在室温下溶解于水中，搅拌下加入含有与卤离子等摩尔的可溶性盐的阴离子溶液，沉淀经过陈化、过滤、旋干滤液，或经过有机溶剂洗涤或重结晶。7、 按照权利要求6所述的含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法，其特征在于所述的阴离子选自乙酸根、硫酸根、磷酸根、硝酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲磺酸根或对甲苯磺酸根阴离子。8、 一种权利要求5所述的含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法，其特征在于所述的乙酸盐类离子液体的制备方法包括的步骤l-烃基咪唑、吡啶、烃基吡啶或N-烃基吡咯垸酮与肉桂基卤化物按1: l的摩尔比混合，再加入或不加入有机溶剂，所加溶剂为乙腈、氯仿、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种；在室温或加热3(TC下搅拌进行反应，反应2-4小时后，旋干溶剂，即得到所述含肉桂基的l-烃基咪唑、吡啶、烃基吡啶、N-烃基吡咯垸酮卤盐离子液体；然后将含肉桂基的卤盐离子液体在室温下充分溶解于水中，搅拌下加入含有与卤离子等摩尔乙酸根的乙酸铅或乙酸银水溶液，迅速生成沉淀，经过陈化、过滤、旋干滤液即可，或经过有机溶剂洗涤或重结晶，得到含肉桂基的乙酸盐离子液体。9、 按照权利要求6或8所述的含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为乙腈、氯仿、乙醇、乙酸乙酯或丙酮。10、 按照权利要求6或8所述的含有肉桂基官能团的离子液体的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为乙腈或氯仿。全文摘要本发明涉及一种含有肉桂基官能团的离子液体及其制备方法。其通式为R⁺Y^-，R为含有肉桂基官能团的取代或未取代的咪唑、吡啶或吡咯烷酮，Y选自氯、溴、碘、乙酸根、硫酸根、磷酸根、硝酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲磺酸根、对甲苯磺酸根等。该离子液体是很好的绿色化工新型材料，在有机合成、医药、新材料等领域有广阔的应用前景。该制备方法具有原料方便易得，制备工艺简单，反应条件温和，产率高，后处理简单和绿色环保等优点，为研究与开发新型的功能化离子液体及其工业化生产应用提供了基础。文档编号C07D207/267GK101671304SQ20091007055公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日发明者超 刘, 俊 宋, 程博闻, 纪秀杰 申请人:天津工业大学