Studies on thermal stability of amino acid ionic liquids

Abstract

Porównano stabilność termiczną soli zbudowanych z aminokwasowego anionu i różnych organicznych kationów. Badania obejmowały ciecze jonowe z kationem: tetrabutyloamoniowym (TBA), tributylometyloamoniowym (tBMA), didecylodimetyloamoniowym (DDA), benzalkoniowym (BA), 2-hydroksyetylotrimetyloamoniowym (Chol) i 1-etylo-3-metyloimidazoliowym (EMIM). Zbadano wpływ kationu na stabilność termiczną dla cieczy z anionem L-leucynianowym, natomiast wpływ budowy aminokwasowego anionu określono dla soli z kationem benzalkoniowym. Dla analizowanych związków, na podstawie analizy termograwimetrycznej (krzywych TG i DTG), wyznaczono temperatury początku rozkładu, temperatury 50% ubytku masy oraz temperatury najszybszego rozkładu związku. Wykazano, że badane aminokwasowe ciecze jonowe mogą być bezpiecznie stosowane do temperatury ok. 140°C. Najwyższą stabilność termiczną wykazywał L-leucynian 1-etylo-3-metyloimidazoliowy. Badania pokazały, że zdecydowanie większy wpływ na stabilność termiczną ma rodzaj kationu. Wykazano ponadto, że pochodne aminokwasów, zawierających w łańcuchu bocznym ugrupowania aromatyczne – indolu (Trp) lub fenolu (Tyr), są termicznie najtrwalsze.We compared the thermal stability of the salt composed of amino acid anions and various organic cations. Studies included cations such as: tetrabutylammonium (TBA), tributylmethylammonium (tBMA), didecylodimethylammonium (DDA), benzalkonium (BA), (2-hydroxyethyl)trimethylammonium (choline) (Chol) and 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMIM). We investigated the influence of the cation on the thermal stability of the ionic liquid with L-leucine anion, and the impact of the anion in amino acids ionic liquids with benzalkonium cation. Based on thermogravimetric analysis (TG curves and DTG curves) we determined initial decomposition temperatures, 50% weight loss temperatures and the fastest decomposition temperatures. It has been shown that the amino acid ionic liquids can be safely applied to a temperature of approximately 140°C. The compound with the highest decomposition temperature is 1-ethyl-3-methylimidazolium L-leucinate. Studies showed that type of cation affects on the thermal stability. It was also demonstrated that amino acid derivatives containing the aromatic moieties – indole (in Trp) or phenol (in Tyr), reveal the highest thermally stability