Новая ионная жидкость производная бис-(n,n-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами



Новая ионная жидкость производная бис-(n,n-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами
Новая ионная жидкость производная бис-(n,n-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами
Новая ионная жидкость производная бис-(n,n-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами
Новая ионная жидкость производная бис-(n,n-диметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами

 


Владельцы патента RU 2630226:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" (RU)

Изобретение относится к ионной жидкости с катионом бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты и гексафторфосфат анионом, которая может быть использована в химической промышленности. Предложена новая ионная жидкость с высокими термическими свойствами, устойчивая к влаге. 1 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к способу синтеза новых ионных жидкостей, не описанных в литературе с высокими термическими свойствами, в частности к способу синтеза ионных жидкостей с катионом бис-(N,N-диметил-N-алкиламид) метилфосфоновой кислоты и гексафторфосфат анионом.

Несмотря на существование широкого набора известных катализаторов, химическая технология и органический синтез постоянно нуждаются в новых, более эффективных и экологически приемлемых катализаторах, реакционных средах и растворителях. Достижения последних лет в химии расплавов солей, как правило, образованных органическими катионами, которые принято называть «ионными жидкостями», могут внести весомый вклад в развитие химической промышленности. По крайней мере, с появлением этого нового класса растворителей и каталитических сред у ученых появилась надежда, что использование ионных жидкостей поможет улучшить ряд технологических процессов и создать новые процессы «зеленой химии».

За последние годы на тему ионных жидкостей (ИЖ) было опубликовано много статей, обзоров, монографий (Welton Т., Wasserscheid Р. Ionic liquids in synthesis. London: Willy-VCH, 2002. 380 p; Rogers R., Seddon K. Ionic liquids: Industrial applications to Green chemistry. Washington: Kluwer Academic, 2002. 584 p.; Wasserscheid P., Kelm W. Ionic liquid - new "Solutions" for transition metal catalysis // Andrew. Chem. Int. Ed. 2000. V. 39(21). P. 3772.; Oliver-Bourbigou H., Magna L. Ionic liquids: Perspectives for organic and catalytic reactions // J. Mol. Catal. A: Chem. 2002. V. 34. P. 419.; Dupont J., Suares P. Ionic liquids (molten salt) phase organometallic catalysis // Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 3667).

Ионные жидкости - это соли, полностью состоящие из ионов, жидкие при комнатной или близкой к ней температуре. По-существу, это синоним расплава солей. В состав ионной жидкости входит объемный органический катион и моно- или полиатомные анионы.

Учитывая, что во многих химических процессах, приходится использовать ионные жидкости при повышенных температурах, важным становится вопрос относительно их стабильности и температуры разложения, поскольку в зависимости от природы катиона и аниона ИЖ будут обладать различной термической стабильностью. Создание ионных жидкостей с высокими термическими свойствами становится актуальной задачей.

Уже известны ионные жидкости обладающие высокой термической стабильностью, которые содержат в своем составе катион хинолиния и тетрахлорферрат-аниона. Они устойчивы до 260-270°C D. [Wyrzykowski et al. Thermal analysis of quinolinium tetrachloroferrate(III) // Thermochimica Acta. 2006. V. 443. P. 72-77]. Недостатком этих соединений является то, что они содержат тетрахлорферрат-анион, который в присутствии даже не больших количеств воды гидролизуется (разрушается), тем самым теряются свойства исходного вещества, в том числе и высокая термостабильность.

Также известны ионные жидкости, содержащие в своем составе катион тетрабутиламмония и тетрахлорферрат-аниона. Они устойчивы до 280-300°C. [D. Wyrzykowski et al. Thermal analysis and spectroscopic characteristics of tetrabutylammonium tetrachloroferrate(III) // Thermochimica Acta. 2005. V. 435. P. 92-98.]. Недостатком этих соединений является то, что они содержат тетрахлорферрат-анион, который в присутствии даже не больших количеств воды гидролизуется (разрушается), тем самым теряются свойства исходного вещества, в том числе в высокая термостабильность.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана ионная жидкость, содержащая в своем составе катион бис-(N,N,N-триметиламид) метил фосфоновой кислоты и тетрафторборат анион [Журавлев О.Е., Пресняков И.А., Беляева А.А., Ворончихина Л.И. Синтез и термическая стабильность ионных жидкостей производных бис-(N-N-диметиламидо)метилфосфоновой кислоты // Вестник ТвГУ сер. Химия 2014. №1 С. 21-29]. Недостатком этих соединений является то, что они в своей структуре содержат тетрафторборат анион, являются гигроскопичными и в водной среде могут гидролизоваться.

Задачей данного изобретения является создание ионной жидкости устойчивой к влаге и с термической стабильностью выше, чем у аналогов, достигающей 390-400°C.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в ионной жидкости на основе бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами в качестве аниона в структуру ионной жидкости входит гексафторфосфат анион.

В структуру ионной жидкости вводится катион бисчетвертичной аммониевой соли с мостиковым атомом фосфора, у каждого из двух атомов азота в катионе находятся по три метильные группы. В качестве аниона используется гексафторфосфат анион. За счет этого происходит увеличение «ионности» соединения, что приводит к значительному увеличению термической стабильности ионной жидкости. Кроме того, присутствие гидрофобного гексафторфосфат-аниона делает ионную жидкость устойчивой к влаге.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением является получение ионных жидкостей с высокой термической стабильностью и устойчивых к влаге.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлена кривая потери массы гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметаламида) метилфосфоновой кислоты.

Структура предлагаемой высокотемпературной ионной жидкости (гексафторфосфат бис-(N,N,N-триметиламид) метилфосфоновой кислоты)

.

Изобретение позволяет использовать описанное соединение в качестве среды для проведения различных химических процессов при температурах до 400°C.

Предложенное соединение получается следующим образом.

В качестве исходного соединений для синтеза гексафторфосфата выступал йодид бис-(N,N-диметил-N-алкиламида) метилфосфоновой кислоты, который, в свою очередь, синтезирован по реакции кватернизации бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты йодистым метилом. На схеме (рис. 2.) представлены уравнения реакций получения йодида и гексафтофосфата бис-(N,N,N-триметилламида) метилфосфоновой кислоты.

.

Методика синтеза.

Синтез йодида бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты.

В круглодонной колбе емкостью 100 мл, снабженной обратным холодильником, смешивали растворы бис-(N,N-диметиламида) метилфосфоновой кислоты (0,1 моль) в 15 мл ацетона и 0,2 моль йодистого метила в 15 мл ацетона. Смесь кипятили в течение 30 мин. Образовавшиеся кристаллы четвертичной соли отфильтровывали, промывали сухим холодным эфиром, перекристаллизовывали из смеси ацетон:этилацетат = 1:2 и высушивали в вакууме.

Синтез гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты.

В плоскодонной колбе емкостью 100 мл растворяли в минимальном количестве воды 0,01 моль йодида бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты. Затем, по каплям при перемешивании добавляли эквимолярное количество водного раствора гексафторофосфорной кислоты (HPF6, ρ=1.75 г/см3, W=60%). В результате реакции образуются 2 фазы: верхняя - водный раствор HI, нижняя - ионная жидкость. Фазы разделяли на делительной воронке. Ионную жидкость несколько раз промывали водой. Высушивали в вакууме в течение 24 час.

Полученное соединение характеризуется следующими свойствами:

Белое кристаллическое вещество,

Брутто-формула C7H21N2P3OF12

Структурная формула

M=469,85 г/моль

Тпл=250-252°C

ИК спектр ν, см-1: νP=O 1250 νP-N 1045 νN-CH3 1426 νPF6 831

Элементный состав: C 17.89%, H 4.47%, N 5.96%, P 19.77%, O 3.40%, F 48.50%

Элементный анализ

Найдено (%): C 17.80, H 4.53, N 5.92. C7H21N2P3OF12. Вычислено (%): C 17.89, H 4.47, N 5.96.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующим примером.

Пример 1. На фиг. 1 представлена кривая потери массы для гексафторфосфата бис-(N,N,N-триметиламида) метилфосфоновой кислоты. Из рисунка видно, что начало разложения вещества наблюдается при 390°C, и соединение разлагается в интервале 390-470°C.

Ионная жидкость на основе бис-(N,N,N-триметиламида)метилфосфоновой кислоты с высокими термическими свойствами, отличающаяся тем, что в качестве аниона в структуру ионной жидкости входит гексафторфосфат анион.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к С3алкиловым эфирам (S)-2-{[(2R,3R,5R)-5-(4-амино-2-оксо-2Н-пиримидин-1-ил)-4,4-дифтор-3-гидрокси-тетрагидрофуран-2-илметокси]фенокси-фосфориламино}-пропионовой кислоты общей формулы 1 и их фармацевтически приемлемым солям.

Данное изобретение относится к новому (2R,3R,5R)-3-гидрокси-(5-пиримидин-1-ил)тетрагидрофуран-2-илметил арил фосфорамидату общей формулы 1 или его стереоизомеру, или фармацевтически приемлемой соли, которые обладают свойствами нуклеозидных ингибиторов РНК-полимеразы NS5B вируса гепатита С.

Изобретение относится к новым соединениям общей формулы 1 или их стереоизомерам или фармацевтически приемлемым солям, обладающим свойствами ингибитора РНК полимеразы HCV NS5B, и к способам их получения.

Изобретение относится к соединению формулы (I) где A выбирают из -C(=O)-, -S(=O)2-, и -P(=O)(R5)-, где R5 выбирают из C1-6-алкила, C1-6-алкокси и гидрокси; B выбирают из одинарной связи, -O-, и -C(=O)-NR6-, где R6 выбирают из водорода; D выбирают из одинарной связи, -O- и -NR9, где R7, R8 и R9 независимо выбирают из водорода; m равно целому числу 0-12 и n равно целому числу 0-12, где сумма m+n равна 1-20; p равно целому числу 0-2; R1 выбирают из необязательно замещенного гетероарила, где гетероарил представляет собой ароматическое карбоциклическое кольцо, где один атом углерода замещен гетероатомом; R2 выбирают из водорода, необязательно замещенного C1-12-алкила, при этом заместители выбраны из фенила, морфолина, галогена и пиридина; C3-12-циклоалкила, -[CH2CH2O]1-10-C1-6-алкила); и R3 выбирают из необязательно замещенного C1-12-алкила, при этом заместители выбраны из морфолина, фенила, диалкиламина и C3-12-циклоалкила; C3-12-циклоалкила, необязательно замещенного галогеном арила; или R2 и R3 вместе с соседними атомами образуют необязательно замещенное алкилкарбонилом или алкилом N-содержащее гетероциклическое или гетероароматическое кольцо;каждый из R4 и R4* независимо представляет собой водород; и их фармацевтически приемлемым солям, а так же к применению этих соединений для лечения заболеваний/состояний, вызванных повышенным уровнем фосфорибозилтрансферазы никотинамида ( ФРТНАМ) .
Изобретение относится к композициям для очистки поверхности, включая детергентные стиральные композиции, композиции для мытья посуды, композиции для смягчения текстиля и твердые очистители поверхности.

Изобретение относится к способу получения используемой для создания трудногорючих композиционных материалов на основе термопластов аммонийной соли амида нитрилотрисметиленфосфоновой кислоты формулы: Способ заключается в том, что проводят аминирование нитрилотрисметиленфосфоновой кислоты при повышенной температуре действием газообразного аммиака под давлением до тех пор, пока pH 1% раствора получающегося продукта не составит 6-6,5.
Изобретение относится к области фосфорорганических соединений, в частности к получению тиониламида цианангидрида метилфосфоновой кислоты формулы:CH3 P(O)(CN)N=S=O,который может использоваться в качестве полупродукта фосфорорганического синтеза.
Изобретение относится к области фосфорорганических соединений, в частности к получению эфиров тиониламида метилфосфоновой кислоты формулы: CH3P(O)(OR)N=S=O, которые могут использоваться в качестве полупродуктов фосфорорганического синтеза.

Изобретение относится к новым агентам экстракции иона редкоземельного металла, содержащим фосфонамидное соединение, представленное общей формулой [1] (где R1 является арильной группой, аралкильной группой, при условии, что каждая группа может иметь заместитель, выбранный из алкоксигрупп; R 2 является алкильной группой, алкенильной группой, арильной группой, аралкильной группой, при условии, что каждая группа может иметь заместитель, выбранный из алкильных групп, алкоксигрупп; R3 является атомом водорода, арильной группой, аралкильной группой, при условии, что каждая группа может иметь заместитель, выбранный из алкильных групп, алкоксигрупп, атомов галогенов; и два R3 могут быть объединены с образованием алкиленовой группы).
Наверх