以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體及制備方法
【專利說明】以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體及制備方法 所屬技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明涉及新型化學(xué)材料及制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及以亞甲基富勒烯羧酸 為陰離子的離子液體及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 富勒烯是一種由碳元素所組成的中空分子，一般為球形(也稱為足球烯），也有柱 形或管形，目前在材料學(xué)，電子學(xué)和納米技術(shù)方面應(yīng)用廣泛。其中最常見，最容易制備和最 廉價的是富勒烯為球形的C60分子。至今為止的大量研究表明，C60等富勒烯對人體是安全 的[1][2][3][4]。近年來，富勒烯被作為藥物載體運用于醫(yī)藥領(lǐng)域[5][6]，也有對其衍生物 的抗艾滋[7]和神經(jīng)保護(hù)作用[8]的報道。同時，得益于富勒烯對自由基的親和能力，富勒烯 也被用于化妝品的功能成分[9]。但C60等球形富勒烯并沒有極性，不能溶于水和乙醇等常 見溶劑，只能溶于甲苯，氯苯等有毒化學(xué)溶劑，嚴(yán)重限制了富勒烯的實際運用。
[0003] 目前，增進(jìn)富勒烯在水中溶解度的辦法有：1.加入助溶劑[10]，親水添加劑[11] [12]或脂質(zhì)體[13]的物理方法;2.在富勒烯表面引入羥基[14]或羧基[15][16]等基團(tuán)形成 富勒烯親水衍生物的化學(xué)方法。其中物理方法中，富勒烯與其他分子之間無化學(xué)鍵連接，本 質(zhì)依然是懸濁液，容易受外在環(huán)境變化，導(dǎo)致沉淀或絮凝。而化學(xué)方法中，引入的羥基后形 成的富勒醇的去自由基效果有所降低；引入羧基所得的富勒烯衍生物為有機(jī)酸固體，在水 中的溶解度依然不高。
[0004] 室溫離子液體，通常簡稱為離子液體，是一類由陰陽離子構(gòu)成的鹽類物質(zhì)，室溫下 能保持穩(wěn)定液態(tài)存在，無毒無臭，不易燃不揮發(fā)，在極性、非極性試劑都有較好的溶解度，是 著名的綠色化學(xué)試劑。特別地，依據(jù)不同陽離子和陰離子的設(shè)計組合，離子液體可以顯現(xiàn)出 迥異的特殊物理化學(xué)性質(zhì)，從而被應(yīng)用于不同領(lǐng)域?，F(xiàn)有市場上的大多數(shù)離子液體的生物 相容性較差。陽離子為膽堿或膽堿衍生物的季銨鹽類離子液體(膽堿類離子液體)是目前公 知的少數(shù)生物相容性較好的離子液體，其中的膽堿為B族維生素的一種，其衍生物離子也廣 泛存在于人體或食物中，具有高度的生物相容性，在替代傳統(tǒng)有毒難降解離子液體方面具 有潛力，被用作良好的表面活性劑和殺菌試劑[17]。然而，目前常見的膽堿類離子液體的陰 離子通常為無機(jī)酸根等，熔點較高，大多數(shù)很難在室溫下保持液態(tài)，從而制約了膽堿類離子 液體在日化和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對陰離子的選用一直是低毒高效的新型離子液體開 發(fā)的研究方向。富勒烯羧酸根為具有電負(fù)性較小的大型基團(tuán)，能有效降低離子化合物的晶 格能，有利于膽堿離子液體的形成，對新型膽堿類離子液體的研發(fā)與應(yīng)用有很大幫助。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0022] 本發(fā)明的目的在于提出一類新型的以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體， 并提供這種離子液體的制備方法。這類新型的以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體 由生物相容性佳的陰陽離子構(gòu)成，在室溫下保持穩(wěn)定液態(tài)，可以與溶于大多數(shù)常用溶劑，極 大拓展了富勒烯類衍生物在醫(yī)藥和化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用空間。
[0023]本發(fā)明提出的以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體，由亞甲基富勒烯羧酸 根陰離子和季銨陽離子構(gòu)成，具體為（1，2_亞甲基富勒烯C60)-61羧酸膽堿鹽或（1，2_亞甲 基富勒烯C60)-61羧酸膽堿衍生物鹽，其具有如下結(jié)構(gòu)：
[0025] 心、1?2、1?3、1?4為相同或不同不帶取代基的烴基、芳基，或者相同或不同帶有取代基 的烴基、芳基，其中取代基可以是但不限定于羥基、醛基、鹵基、胺基、?；?、酯基、芐基，以及 相應(yīng)基團(tuán)的衍生物。
[0026] 作為本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提出的以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體 的制備方法，其中亞甲基富勒烯羧酸和季銨堿以1:1的摩爾比混合，在氮氣或惰性氣體保護(hù) 和室溫下，進(jìn)行一步中和反應(yīng)，得到所述環(huán)丙烷富勒烯羧酸類離子液體。無第三方反應(yīng)物、 添加劑或溶劑參與反應(yīng)。
[0027]本實發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:反應(yīng)采用無溶劑"一鍋煮"方法，將亞甲基富勒烯 羧酸與季銨堿以1:1摩爾比混合，以干燥的氬氣保護(hù)，并在室溫下磁性攪拌5-10分鐘，至無 富勒烯羧酸粉末殘留，顯示反應(yīng)中和完全，然后真空干燥，得到純度能夠滿足一般應(yīng)用要求 的目標(biāo)離子液體。其反應(yīng)方程式如下：
[0028]
[0029] Xi選自氫原子、乙酰基、丁?；?、苯甲?；?、磷酰基、磷脂?；械囊环N;X2選自氫原 子、氯甲基中的一種。
[0030] 本發(fā)明提供的以亞甲基富勒烯羧酸根為陰離子的離子液體及其制備方法，和現(xiàn)有 技術(shù)相比，具有如下創(chuàng)新與優(yōu)勢：
[0031] 1.本發(fā)明提供一種新型的水溶性富勒烯衍生物；
[0032] 2.本發(fā)明提供一種新型的季銨鹽類離子液體；
[0033] 3.本發(fā)明提供的離子液體合成方法機(jī)理簡單，步驟少，無副反應(yīng)，反應(yīng)速率和產(chǎn)率 尚；
[0034] 4.本發(fā)明提供的離子液體制備工藝