离子液体合成及在化学反应中的应用进展

1、离子液体合成及在化学反响中的应用进展 离子液体合成及在化学反响中的应用进展 摘 要：离子液体是一类性能优异、用途广泛、平安环保的新型溶剂。本文简要介绍优点、分类、制备方法，并详细介绍了离子液体的应用研究进展。 关键词：离子液体 新型溶剂 制备方法 应用研究进展 离子液体，又称为室温离子液体或室温熔融盐，还有的文献称之为非水离子液体、液态有机盐等。它是一种完全由离子组成，且在低温下呈液态的盐，与一般的高温熔融态盐类化合物相似，在该液体盐体系中不存在中性分子，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。其中常见的阳离子有季铵阳离子 、N-烷基吡啶阳离子、季膦离子和N，N-二烷基咪唑阳离子等5,6，常见的阴离

2、子有AlCl3、BF4、PF6、NO3、CF3COO、CF3SO3和PO4等5,7。人们发现离子液体具有高热稳定性、可忽略的蒸汽压、宽的液态温度区间、可调控的对极性及非极性物质的良好溶解性，导电性良好13，它能够替代传统有机溶剂介质进行化学反响，从而实现反响过程的绿色化，因此离子液体具有广阔的应用前景【2】。 一、离子液体的制备方法 一般制备离子液体采用加热回流法，使用有机溶剂，反响时间较长。近几年，应用微波和超声波辅助合成离子液体表现出一定优势 。此外，还有复分解法和酸碱中和法。 1.加热回流法【3】 利用加热回流法制备离子液体，其方法如下:先通过季铵化反响制备含目标阳离子的卤盐阳离子X型离

3、子液体)，然后用目标阴离子Y 置换出X 离子或参加Lewis酸MXy，得到目标离子液体。第2步反响使用金属盐MY(常用的是AgY或NH4Y)时，产生AgX沉淀或NH3, HX气体容易除去。参加强质子酸HY，在低温搅拌条件下进行，然后水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯洁的离子液体。这里应特别注意的是，在用目标阴离子(Y)交换X阴离子的过程中，必须尽可能地使反响完全，确保无X阴离子留在目标离子液体中，因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。 2.微波合成法 微波是一种强电磁波，在微波照射下能产生热力学方法得不到的高能态原子、分子和离子，可以迅速增加反响

4、体系中自由基或碳阳离子的浓度，从能量角度分析，只要能瞬间提高反响物分子的能量，使体系中活化分子增加，就有可能增加反响速率，缩短反响时间。超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸，提高异相反响速率。 3.超声波法【3】 超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸，提高异相反响速率。 Namboodiri【Namboodiri V V,Varma R S Lett,2002,4(18):3161】等采用超声波作为能量源，在密闭体系非溶剂条件下合成离子液体。他们发现卤代物与甲基咪唑的反响活性不同:I > Br> Cl 。溴和碘的卤代物在室温下0.52 h即可完成反响，收率都高于90，氯化物反响那么需要加热

5、和较长时间的超声波作用。 二、离子液体在各类化学反响中的应用 1.Diels-Alder反响 Diels-Alder反响主要是有环戊二烯参与的环加成反响。KumarKumar A，Pawar S S.AlC13-catalysed dimerization of 1，3-cyclopentadiene in the chloroaluminate room temperature ionic liquidJ.Journal of Molecular Catalysis A: Chemical，2004，208：3337.等研究了在离子液体氯化正丁基吡啶BPC)和氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EM

6、IC)中进行环戊二烯二聚反响，并与在传统有机溶剂中的反响速率进行了比拟。在25含60% AlC13的BPC中的环戊二烯二聚速率是在正辛烷中速率的4倍，在含60% AlC13的EMIC中速率可达其6倍之多。由于AlC13的Lewis酸催化作用，随着参加量的增加，在离子液体中的二聚速率也随之加快。在相同条件下，EMIC中的二聚速率要高于在BPC中的速率。 2.催化烷基化反响24 烷基化反响通常采用硫酸或氢氟酸等作为催化剂，但酸催化剂容易挥发并同产品一起带出，存在产物别离困难、装置腐蚀及废酸处理困难等问题。固体酸催化剂如沸石、固体超强酸等，存在快速失活的缺点，反响条件较为苛刻，难以进行工业化生产。使

7、用离子液体作为催化剂，转化率和选择性都有所提高，催化剂和产品容易别离，而且离子液体几乎没有蒸汽压，也不会随产品带出，别离后离子液体可以重复循环使用。在烷基化反响中，离子液体既是催化剂又是溶剂，可以较好地解决目前使用烷基化催化剂存在的缺点。 3.Heck芳基化反响【2】 以Pd/C为催化剂，在离子液体bmimPF6中芳基卤与烯烃进行反响Hisahiro Hagiwara,Yumiko shimizuetrahedron Letters,2001,42: 43494351.，优点是催化剂很好的分散在离子液体中构成稳定的催化体系，反响完成后，用正己烷萃取出产物，催化剂可循环使用，催化的活性并不降低；

8、另外一个优点是反响在无磷配体条件下进行，因为磷配体通常是昂贵的，毒性大，而且会污染产物。 三、前景展望 离子液体要走向工业化需逐步解决如下一些问题：本钱高、粘度高、研究分散、实验数据、毒性数据缺乏，这些问题已经引起人们的注意。离子液体的研究已成为国际上新近开展起来的热门课题。近年来，随着研究的日益深入，离子液体己经被开发和应用到诸多领域，例如:有机反响的介质、催化、生物化学、萃取和电化学等。可见，它在不同领域都具有潜在的应用价值；同时其种类繁多，可以根据不同需要改变阴阳离子，来调节其物理化学性质，到达不同的目的。因此，离子液体的研究与开发必将为“绿色化学和“绿色工艺开辟新的道路。 参考文献 【1】李汝雄.绿色溶剂离子液体的合成与应用.北京：化学工业出版社，2004. 【2】李雪辉,赵东滨,费兆福,王乐夫等离