H NMR 确认了其结构， 同时测定了gai类化合物的热稳固性、电导率以及对聚丙烯腈的消融能力。 试验效果批注，大多数化合物的熔点较低， 为室温离子液体。 gai类化合物具有较好的热稳固性， 可应用于电极和外貌活性剂领域。 且N-甲基-N-丁基吗啉盐酸盐具备对聚丙烯腈的消融能力。

 室温离子液体(RTILs)主要指由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的在室温或近于室温下呈液态的盐类， 具有许多分子溶剂不行相比的奇异性能。 室温离子液体蒸汽压低、液态温度和电化学窗口规模宽、热稳固性高、易制备， 因而近年来它的合成及应用成为海内外研究的热门 [1～ 4] 。 现在的离子液体大多由烷基吡啶或双烷基咪唑季铵盐阳离子与氯铝酸根、氟硼酸根、六氟磷酸根以及其它的阴离子组成。

但由于此类离子液体成本较高， 很难实现工业生产和应用。 因此， 低成本的离子液体的设计与合成已成为研究的重点。 最近有文献报道低成本吗啉季铵盐阳离子的离子液体容易制备， 且具有较好的电化学稳固性，已被乐成用于电极等电化学领域 [5～ 7] 。

现在合成的用于制备吗啉离子液体的前体吗啉季铵盐主要是甲基吗啉溴盐。 可是， 关于这些新型化合物的物理、化学性能的研究甚少。 而且有关氮二烷基吗啉盐酸盐离子液体的合成与性能研究未见报道。 此外，关于新型离子液体化合物的物理、化学性能的研究，可为离子液体的应用提供参考。

为了进一步拓宽gai类季铵盐在离子液体、外貌活性剂和电极领域的应用，我们接纳价钱较量低廉的 N-甲基吗啉和 N-乙基吗啉为质料合成了系列新型的氮二烷基吗啉盐酸盐， 并使用1 HNMR，13 C NMR， TG， DSC 和元素剖析对其结构和物理性子举行了表征并研究其与通例有机溶剂的相溶性， 测试了其对聚丙烯腈的消融能力。 试验效果批注， gai类化合物具有很好的热稳固性， 而且 N-甲基-N-丁基吗啉盐酸盐能很好地消融聚丙烯腈。

一、实验部门

1、仪器与试剂

自动剖析仪；电导率仪；偏鲜明微镜；综合热剖析仪(STA 409 PC)， DSC(Perkin Elmer DSC7)丙酮、乙腈(剖析纯)等溶剂经无水氯化钙干燥数天后， 加入金属钠回流蒸出。 其它试剂均为剖析纯。1。2 合成

2、化合物

3a， 3b， 3e， 3g 的合成中央体 1 (0。1 mol)和中央体 2 (0。12 mol)加入到 100mL 的三颈烧瓶中， 加入 20 mL 乙腈做溶剂， 在磁力搅拌下加热， 控制反映温度， 反映完毕， 用旋转蒸发仪蒸除溶剂获得粗产物。 将粗产物用乙醚洗涤两ci， 接纳丙酮/乙醇混淆溶剂重结晶， 获得目的化合物， 其理化数据见表 1。

3、化合物 3c， 3d， 3f 的合成

中央体 1 (0。1 mol)和中央体 2 (0。12 mol)加入到 100mL 的三颈烧瓶中，室温搅拌，反映完毕，过滤，将粗产物用乙醚洗涤两ci，接纳丙酮/乙醇混淆溶剂重结晶，获得目的化合物， 其理化数据见表 1。

4、化合物 3a～3g 的结构表征

3a：白色固体， m。p。 90～91 ℃;  1 H NMR (300 MHz，CDCl 3 ) δ: 0。96 (t， J＝7。2 Hz， 3H， CH 2 CH 3 )， 1。41～1。48(m， 2H， CH 2 )， 1。69～1。80 (m， 2H， CH 2 )， 3。48 (s， 3H， CH 3 )，

3。62～4。12 (m， 10H);  13 C NMR (75 MHz， CDCl 3 ) δ: 13。66(Bu-CH 3 )， 19。64 (CH 2 )， 23。69 (CH 2 )， 46。99 (NCH 3 )， 59。56(2C， NCH 2 )， 60。75 (Bu-CH 2 N)， 65。09 (2C， OCH 2 )。

3b：白色固体， m。p。 45。3～46。5 ℃;1 H NMR (300MHz， D 2 O) δ: 3。27 (s， 3H， CH 3 )， 3。49～3。53 (m， 2H， CH 2 )，3。59～3。65 (m， 4H， CH 2 NCH 2 )， 4。02 (s， 6H， CH 2 OCH 2 ，CH 2 OH);13 C NMR (75 MHz， DMSO) δ: 48。17 (NCH3 )，54。85 (2C， NCH 2 )， 60。20 (CH 2 )， 60。31 (CH 2 OH)， 65。09(2C， OCH 2 )。

3c：白色固体， m。p。 101～102 ℃;1 H NMR (300MHz， CDCl 3 ) δ: 3。53 (s， 3H， CH 3 )， 3。74 (s， 4H，CH 2 NCH 2 )， 4。06 (s， 4H， CH 2 OCH 2 )， 4。64 (d， J＝6。9 Hz，2H， CH 2 )， 5。74～6。12 (m， 3H， CH＝CH 2 )。

3d：白色固体， m。p。 151～152 ℃;1 H NMR (300MHz， D 2 O) δ: 3。08 (s， 3H， CH 3 )， 3。34～3。38 (m， 2H，CH 2 N)， 3。56～3。59 (m， 2H， CH 2 N)， 4。02～4。05 (m， 4H，CH 2 OCH 2 )， 4。58 (s， 2H， CH 2 Ph)， 7。50～7。56 (m， 5H， Ph);13 C NMR (75 MHz， DMSO) δ: 45。39 (NCH3 )， 58。92 (2C，NCH 2 )， 60。31 (2C， OCH 2 )， 67。85 (CH 2 Ph)， 127。76[C(4)-Ph]， 129。34 [2C， C(3)-Ph]， 130。78 [2C， C(2)-Ph]，

133。71 [C(1)-Ph]。

3e：白色固体， m。p。 53～54 ℃;  1 H NMR (300 MHz，DMSO) δ: 1。23 (t， J＝7。06 Hz， 3H， CH 2 CH 3 )， 3。39～3。46(m， 4H， CH 2 NCH 2 )， 3。48～3。70 (m， 6H， CH 2 CH 3 ， NCH 2 -CH 2 OH)， 3。92 (s， 4H， CH 2 OCH 2 )， 5。74 (s， 1H， OH);13 CNMR (DMSO， 75 MHz) δ: 7。45 (CH 3 )， 46。89 (CH 2 )， 55。31(2C， NCH 2 )， 58。23 (NCH 2 CH 2 OH)， 60。15 (CH 2 OH)， 62。03(2C， OCH 2 )。

3f：白色固体， m。p。 97～99 ℃;  1 H NMR (300 MHz，D 2 O) δ: 1。30 (t， J＝6。86 Hz， 3H， CH 2 CH 3 )， 3。39～3。51 (m，6H， CH 2 ， CH 2 NCH 2 )， 4。02～4。04 (m， 6H， CH 2 OCH 2 ，NCH 2 CH＝)， 5。65～5。71 (m， 2H， ＝CH 2 )， 5。87～5。98 (m，1H， CH＝);

13 C NMR (75 MHz， CDCl3 ) δ: 7。60 (CH 3 )，54。54 (CH 2 )， 56。65 (2C， NCH 2 )， 60。33 (2C， OCH 2 )， 60。73(NCH 2 )， 123。52 (CH)， 129。82 (＝CH 2 )。

3g：白色固体， m。p。 161～162 ℃，1 H NMR (300MHz， D 2 O) δ: 1。43 (t， J＝7。13 Hz， 3H， CH 2 CH 3 )， 3。39～

3。51 (m， 6H， CH 2 ， CH 2 NCH 2 )， 4。03～4。06 (m， 4H， CH 2 O-CH 2 )， 4。59 (s， 2H， CH 2 -Ph)， 7。50～7。55 (m， 5H， Ph); 13  CNMR (75 MHz， CDCl 3 ) δ: 8。10 (CH 3 )， 52。34 (CH 2 )， 55。23(2C， NCH 2 )， 60。35 (2C， OCH 2 )， 63。89 (CH 2 Ph)， 126。58[C(4)-Ph]， 129。17 [2C， C(3)-Ph]， 130。65 [2C， C(2)-Ph]，

133。48 [C(1)-Ph]。

二、效果与讨论

1、合成

在参考文献[8]中， 目的化合物 3c 的合成， 接纳丙酮而在本文中室温搅拌反映 1 h， 就可获得 92%的产率。gai要领具有不使用有机溶剂、反映时间短、产率高的特点。

此外反映时间对反映产率有很大的影响。 以化合物 3a 的合成为例， 反映时间 6 h， 产率很低， 险些得不到产物， 延伸反映时间至 10 h， 产率仅为 20%左右， 当反映时间延伸到 20 h， 产率为 42%。 反映时间为 30 h，产率提高很少， 险些不发生转变。 以是反映时间过长或过短都对反映倒霉。

2、DSC 剖析

通过 DSC 测试， 获得化合物 3a～3g 的熔点划分为:90～91 ℃， 45。3～46。5 ℃， 101～102。0 ℃， 151～152 ℃，53～54 ℃， 97～99 ℃， 161～162 ℃。 除 3d， 3g 熔点在100 ℃以上不属离子液体外， 其余均属离子液体领域，熔点在 100 ℃左右或低于 100 ℃。

3、溶剂对离子液体电导率的影响

图 1 给出了 3a～3g 离子液体在差异溶剂水、无水乙醇中， 浓度与电导率关系曲线。 从图中可得出离子液体在差异的溶剂中的电导率差异， 而且相差很大。 从图中可得出离子液体在水中的电导率随离子液体溶液浓度的zeng大而显着zeng大; 在无水乙醇中电导率随浓度zeng大而zeng大的趋势小于以水为溶剂的转变趋势。 这是由于它们在差异溶剂中的溶剂化作用差异。 溶剂的结构与极性差异， 差异溶剂中由于溶剂分子对阴、阳离子的溶剂化作用差异， 溶剂对离子液体的溶剂化作用也有较大区别。 在差异溶剂中电导率其巨细顺序为: 水＞无水乙醇。

4、热重剖析

由图 2 可见，化合物 3a～3g的热失重温度划分为219。3 ℃， 176。9 ℃， 143。1 ℃， 244。7 ℃， 226。4 ℃， 232。6℃， 182。7 ℃。 说明除了 3b 与 3c 以外， 其余 6 种吗啡啉季铵盐类离子液体均具有较高的热稳固性。

5、消融性剖析

消融实验效果见表 2。

6、聚丙烯腈在离子液体中消融形貌视察

离子液体差异于传统的溶剂， 其组成中没有分子，均为离子， 在离子液体中， 除了通例溶剂中存在的氢jian、偶起劲和范德华力外， 尚有离子jian。 其特殊的化学结构一定影响其与溶质聚丙烯腈大分子之间的相互作用， 甚至影响聚丙烯腈大分子的形态结构以及聚丙烯腈大分子之间的相互作用， 以下为聚丙烯腈在合成产物3a 中的消融历程。聚丙烯腈消融于离子液体后形成匀称透光、各向同性的溶液， 而未溶于离子液体的聚丙烯腈则会在正交偏光下展现出亮度较高的微观形貌。

图3是PAN粉末的原shi微观状态及其在离子液体[BMMor]Cl－ 中随温度转变的溶胀与消融历程。 

图 3A 是离子液体和 PAN 粉末在显微镜下的原shi微观状态， 图3B是离子液体在90 ℃完全融化时 PAN 在[BMMor]Cl－ 污浊液的初shi微观状态。 与图 3A 相比， 在图 3B 中可以看到 PAN 粉末颗粒疏散在[BMMor]Cl－ 中， 呈不规则球状， 颗粒中央颜色偏暗的是还没有被离子液体[BMMor]Cl－ 浸润的部门， 相反，边缘部门则已被离子液体浸润。 当温度升至 115 ℃并停留 5 min 时， 可以看到颗粒中央颜色偏暗的部门己经大大镌汰(见图3C)。 当在120 ℃停留20 min时， 所有的颗粒消逝， PAN 粉末已完全消融于离子液体[BMMor]Cl－中(见图 3D)。