Preparation, cation-anion interactions and physicochemical properties of ether-functionalized imidazolium ionic liquids

Abstract

Uma série de líquidos iônicos 1-alquil éter (e 1-alquil)-3-metilimidazólio 2-4 ([CxOyMIm]+[Ânion]− ou [CxMIm]+[Ânion]−, onde MIm = 3-metilimidazólio; CxOy = 1-alquil éter, C7O3 = -(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2OCH3 (A), C3O1 = -(CH2)2OCH3 (B); Cx = 1-alquil, C10 = C10H21 (C), C4 = C4H9 (D); e [Ânion]− = H3CSO3− (2), BF4− (3) ou PF6− (4)) foram preparados e caracterizados. A força da ligação de hidrogênio entre o cátion e o ânion dos líquidos iônicos 2-4 depende principalmente do ânion e diminui na ordem H3CSO3− > BF4− > PF6−. Todos os líquidos iônicos metanosulfonatos 2 possuem uma forte desblindagem para o próton H2 do ciclo imidazólio. Os líquidos iônicos funcionalizados com um grupo 1-alquil éter mostram densidades mais altas em comparação com seus equivalentes do grupo 1-alquil. Os sais 2a-b, 3a-d e 4a-b são líquidos iônicos à temperatura ambiente. E, todos os líquidos iônicos 1-alquil éter funcionalizados (exceto 4b) são completamente amorfos. As maiores faixas líquidas foram obtidas com os líquidos iônicos tetrafluoroborato devido as suas solidificações a temperaturas baixas e excelente estabilidade térmica. Estes dados fornecem informações importantes para o entendimento sobre possíveis aplicações e a preparação de líquidos iônicos com tarefas específicas.

A set of 1-alkyl ether (and 1-alkyl)-3-methylimidazolium ionic liquids 2-4 ([CxOyMIm]+[Anion]− or [CxMIm]+[Anion]−, where MIm = 3-methylimidazolium; CxOy = 1-alkyl ether, C7O3 = -(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2OCH3 (A), C3O1 = -(CH2)2OCH3 (B); Cx = 1-alkyl, C10 = C10H21 (C), C4 = C4H9 (D); and [Anion]− = H3CSO3− (2), BF4− (3) or PF6− (4)) was prepared and characterized. The cation-anion hydrogen bonding strength showed to be mainly anion dependent and decreased in the order H3CSO3− > BF4− > PF6−. All methanesulfonate ionic liquids 2 possessed a strongly deshielded H2 imidazolium ring proton. 1-Alkyl ether functionalized ionic liquids showed higher densities in comparison to their 1-alkyl equivalents. The salts 2a-b, 3a-d and 4a-b are room-temperature ionic liquids. All 1-alkyl ether functionalized ionic liquids (except 4b) are completely amorphous. The widest liquid ranges were obtained with the tetrafluoroborate ionic liquids due to their late solidification and excellent thermal stability. These data provide important information for the understanding of their application scope and the preparation of task-specific ionic liquids.