一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含季銨的化合物，尤其是涉及一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 季銨類材料由于具有對陰離子較強(qiáng)的吸附性能和殺菌性能被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保 護(hù)、醫(yī)藥化工等領(lǐng)域。然而，目前關(guān)于含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法很少見報(bào) 道。
[0003] 中國專利CN104177261A公布了一種雙季銨鹽化合物的制備方法，該雙季銨鹽化 合物制備方法包括以下步驟：（1)以二乙烯三胺與溴乙烷為原料，以三乙胺作為催化劑，于 有機(jī)溶劑中進(jìn)行脫溴化氫反應(yīng)和加成反應(yīng)，得到乳白色懸濁液；（2)將步驟（1)所得乳白色 懸濁液離心分離得白色固體，然后用有機(jī)溶劑清洗，再干燥，得到具有所示結(jié)構(gòu)式的雙季銨 鹽化合物。
[0004] 中國專利CN104177401A公布了一種季銨鹽化合物，其制備方法是用3-氯丙基三 乙氧基硅烷與3-二甲胺基丙胺反應(yīng)脫去一個(gè)氯化氫，然后再與氯化芐反應(yīng)形成季銨鹽化 合物。該發(fā)明制備的季銨鹽化合物可通過共價(jià)鍵作用穩(wěn)定接枝到材料表面，用于水體中陰 咼子的去除。
[0005] 與CN104177261A專利相比較，本發(fā)明涉及的含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物可以 單獨(dú)作為吸附劑使用，是一種具有高電荷密度的季銨類材料，不是一種季銨小分子單體。與 CN104177401A專利相比較，本發(fā)明涉及的含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物是一種具有一定的 層間距和高比表面積的季銨類材料，無需接枝到材料表面，可以單獨(dú)作為吸附劑使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種含季銨的金屬 有機(jī)層狀化合物及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物，具有如下所示的結(jié)構(gòu)：
[0009]

[0011] -種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法，具體包括以下步驟：
[0012] (1)在60~90°C的條件下，將1，2_二溴乙烷與4, 4-聯(lián)吡啶在N，N-二甲基甲酰 胺溶劑中攪拌反應(yīng)12~18小時(shí)得黃褐色懸濁液；
[0013] (2)將步驟⑴所得懸濁液離心分離得黃褐色固體，用無水乙醚清洗3~5次，然 后將黃褐色固體在60~90°C條件下真空干燥，得到一種雙季銨化合物，其分子結(jié)構(gòu)式為：
[0014]
[0015] (3)將步驟（2)所得的雙季銨化合物與硫酸銅溶于水與乙醇的混合溶劑中，放入 微波反應(yīng)釜中，在150°C下反應(yīng)1小時(shí)，再自然冷卻得紅褐色固體；
[0016] (4)將步驟（3)所得的紅褐色固體，用水和乙醇各清洗3~5次，最后再在60~ 90°C條件下真空干燥，得到一種新的含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。
[0017] 在合成雙季銨化合物的過程中，1，2_二溴乙烷與4, 4-聯(lián)吡啶的摩爾比為1: (2~ 4)〇
[0018] 雙季銨化合物與硫酸銅的摩爾比為I: (1~2)，水與乙醇混合溶劑中水與乙醇的 體積比為1: (3~3. 5)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用微波合成方法，操作方便，反應(yīng)時(shí)間短。在微波作用 下，反應(yīng)物通過配位作用形成含有季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。該化合物可以選擇性吸附 不同大小的陰離子，也可引入新的插層離子，因而在高分子、催化、污染物吸附等領(lǐng)域具有 高的應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 準(zhǔn)確稱取5mmol 1，2-二溴乙烷和IOmmol 4, 4-聯(lián)吡啶，溶于溫度為70°C、體積為 100mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌反應(yīng)12小時(shí)，得黃褐色懸濁液；
[0023] 將以上黃褐色懸濁液離心分離得黃褐色固體，用無水乙醚清洗3次，然后在80°C 真空干燥，得到雙季銨化合物。
[0024] 準(zhǔn)確稱取I. 5mmol上述雙季銨化合物和3mmol CuSO4. 5H20,溶于水和乙醇（體積 比為1:3)的混合溶劑中，放入微波反應(yīng)釜中，在150°C下反應(yīng)1小時(shí)，再自然冷卻得紅褐色 固體，即為含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物，具有如下所示的結(jié)構(gòu)：
[0027] 本實(shí)施例制得的化合物可以選擇性吸附不同大小的陰離子，也可引入新的插層離 子，因而在高分子、催化、污染物吸附等領(lǐng)域具有高的應(yīng)用價(jià)值。
[0028] 上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物，其特征在于，具有如下所示的結(jié)構(gòu)：.， 上式中，Φ代表Br，聲代表Cu，·代表C，〇代表N。2. -種如權(quán)利要求1所述的含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法，其特征在于， 1，2-二溴乙烷與4, 4-聯(lián)吡啶在N，N-二甲基甲酰胺溶劑中發(fā)生加成反應(yīng)，得到一種雙季銨 化合物，再將其與硫酸銅溶于水和乙醇的混合溶劑中，放入微波反應(yīng)釜中反應(yīng)，再自然冷卻 獲得紅褐色固體，即含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法，其特征在 于，制備方法具體包括以下步驟： (1) 在60~90°C的條件下，將1，2-二溴乙烷與4, 4-聯(lián)吡啶在N，N-二甲基甲酰胺溶 劑中攪拌反應(yīng)12~18小時(shí)得黃褐色懸濁液； (2) 將步驟（1)所得懸濁液離心分離得黃褐色固體，用無水乙醚清洗3~5次，然后將 黃褐色固體在60~90°C條件下真空干燥，得到一種雙季銨化合物，其分子結(jié)構(gòu)式為：(3) 將步驟（2)所得的雙季銨化合物與硫酸銅溶于水與乙醇的混合溶劑中，放入微波 反應(yīng)釜中，在150°C下反應(yīng)1小時(shí)，再自然冷卻得紅褐色固體； (4) 將步驟（3)所得的紅褐色固體，用水和乙醇各清洗3~5次，最后再在60~90°C 條件下真空干燥，得到一種新的含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法，其特征在 于，在合成雙季銨化合物的過程中，1，2-二溴乙烷與4, 4-聯(lián)吡啶的摩爾比為1: (2~4)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物的制備方法，其特征在 于，雙季銨化合物與硫酸銅的摩爾比為I: (1~2)，水與乙醇混合溶劑中水與乙醇的體積比 為 1: (3 ~3. 5) 〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物及其制備方法，1,2-二溴乙烷與4,4-聯(lián)吡啶在N,N-二甲基甲酰胺溶劑中發(fā)生加成反應(yīng)，得到一種雙季銨化合物，再將其與硫酸銅溶于水和乙醇的混合溶劑中，放入微波反應(yīng)釜中反應(yīng)，再自然冷卻獲得紅褐色固體，即含季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用微波合成方法，操作方便，反應(yīng)時(shí)間短。在微波作用下，反應(yīng)物通過配位作用形成含有季銨的金屬有機(jī)層狀化合物。該化合物可以選擇性吸附不同大小的陰離子，也可引入新的插層離子，因而在高分子、催化、污染物吸附等領(lǐng)域具有高的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】C07F1/08
【公開號】CN105175435
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】饒品華, 姚偉, 張文啟, 汪鸞姣, 孫照偉
【申請人】上海工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年6月26日