グリーン・サスティナブルケミストリーを指向した実用的なフルオラスイオン液体の創製

为绿色和可持续化学创造实用的含氟离子液体

基本信息

批准号：
21K05144
负责人：
本田光典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、粘性の低いフルオラスイオン液体の合成を検討し、このハイブリッド溶媒を実用的な材料へと発展させることにある。また一方で、本申請による研究の下、更なるフルオラス性の向上を目指す。フルオラス性を増強するには単純にパーフルオロアルキル基の数を増やせば良いと考えられるが、その特異な凝集作用も同時に強くなるため、単なる増数では粘性が高くなると予想される。この二律背反を解決するための新たなフルオラスタグの開発を標的とする。粘度低下を目的とするシリルタグに適した構造を検索するために、ケイ素原子上にシロキシ基を3つもつシリル基を導入したハロゲン化アルキルの合成を検討した。具体的には、クロロトリメチルシランのイソプロパノール溶液にトリクロロ(3-クロロプロピル)シランを反応させ3-クロロプロピルトリ(トリメチルシロキシ)シランを合成し、これをヨウ化ナトリウムと反応させハロゲン交換し、ハロゲンとシリル基の間にメチレンスペーサーを３つもち、分岐型トリシロキサン構造を有するシリルアルキルヨージドを得た。一方、直鎖型シロキサン構造を導入するためのタグとして、クロロメチルクロロジメチルシランをイソプロパノール溶液中でクロロトリメチルシランと反応させクロロメチルジシロキサンを合成し、これをハロゲン交換してジシロキサン構造をもつシリルアルキルヨージドを得た。以上に述べた分岐型および直鎖型のシロキサン構造をもつシリルアルキル基をフルオラスタグとして用い、ピロリジンまたはイミダゾールの窒素原子上に２つのタグをもつヨージド塩を合成し、アニオン交換によりライブラリーを構築した。いずれの化合物も粘度測定には至っていないが、一部の化合物において目視で流動性を確認した。以上の結果は、タグを構成するシロキサン構造の導入によりイオン液体の融点や粘度低下させる可能性があることを示唆するものである。

本研究的目的是研究低粘度含氟离子液体的合成，并将这种混合溶剂开发成实用材料。另一方面，在该应用的研究下，我们的目标是进一步提高氟的性能。据认为，仅增加全氟烷基的数量就足以增强含氟性能，但由于同时独特的聚集效应也变得更强，因此仅增加数量预计会增加粘度。我们的目标是开发新的氟标签来解决这种权衡问题。为了寻找旨在降低粘度的甲硅烷基标签的合适结构，我们研究了具有硅原子上具有三个甲硅烷氧基的甲硅烷基的烷基卤化物的合成。具体地，将氯三甲基硅烷的异丙醇溶液与三氯(3-氯丙基)硅烷反应合成3-氯丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，然后将其与碘化钠反应以交换在甲硅烷基基团之间具有三个亚甲基间隔基的甲硅烷基烷基碘。并得到支链三硅氧烷结构。另一方面，作为引入直链硅氧烷结构的标签，氯甲基氯二甲基硅烷与氯三甲基硅烷在异丙醇溶液中反应合成氯甲基二硅氧烷，然后将其进行卤素交换以形成二硅氧烷烷基碘结构。以上述具有支链和直链硅氧烷结构的甲硅烷基烷基作为含氟标签，合成了吡咯烷或咪唑氮原子上带有两个标签的碘盐，并通过阴离子交换构建了文库。虽然没有测量任何化合物的粘度，但目视确认了一些化合物的流动性。上述结果表明，通过引入构成标签的硅氧烷结构可以降低离子液体的熔点和粘度。