离子液体的应用前景 离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI,KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。 离子液体的优点 一、离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题； 二、离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； 三、可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用； 四、表现出Lewis、Franklin酸的酸性，且酸强度可调。 上述优点对许多有机化学反应，如聚合反应、烷基化反应、酰基化反应，离子溶液都是良好的溶剂。 离子液体的应用前景 迄今为止，室温离子液体的研究取得了惊人的进展。北大西洋公约组织于2000年召开了有关离子液体的专家会议；欧盟委员会有一个有关离子液体的3年计划；日本、韩国也有相关研究的相继报道。在我国，中国科学院兰州化学物理研究所西部生态绿色化学研究发展中心、北京大学绿色催化实验室、华东师范大学离子液体研究中心等机构也开展专门的研究。兰州化学物理研究所已在该领域取得重大突破，率先制备了多种咪唑类离子液体润滑剂。 世界领先的离子液体开发者—德国SolventInnovation公司即将推出数以吨计的商品。SolventInnovation公司也正在开发一系列的离子液体，以取代对环境极有害的溶剂。其
离子液体概述及其应用 前言：离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体，也称之为低温下的熔盐。离子液体具有低蒸汽压，良好的离子导电导热性，液体状态温度范围广和可设计性等优点。离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质，给大部分传统化工反应提供了新的思路，特别是在绿色化学设计中的应用。本文首先阐述了离子液体的基础知识，而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域，摩擦领域，生物医药领域中的应用。 主题： 一 离子液体概述 1.1离子液体的发展及性质 20世纪时“离子液体”（IL ）仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语，比如高温盐。现在，术语IL 大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。早在1914年，Walden [1]合成出乙基硝酸铵，熔点为12℃，但当时这一发现并未引起关注。20世纪40年代，Hurley 等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br 。此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充，包括各种基团修饰，如N-烷基吡啶，1,3-二烷基咪唑等，另外研究了此类离子液体系在电化学，有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl ，对水和空气敏感，从而限制了他们的应用。所以直到1992年，Wilkes [3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与-4BF ，-6PF 阴离子构成的对水和空气
都很稳定的离子液体。此后在全世界范围内形成了研究离子液体的热潮。这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。（1）液体状态温度范围广，300℃；（2）蒸汽压低，不易挥发；（3）对有机物，无机物都有很好的溶解性，是许多化学反应能够在均相中完成；（4）密度大，与许多溶剂不溶，当用另一溶剂萃取产物时，通过重力作用，可实现溶剂与产物的分离；（5）较大的可调控性；（6）作为电解质具有较大的电化学窗口，良好的导电性，热稳定性。这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用，同时也会提高现有的科技水平。到目前为止，已经合成并报道了大量的ILs ，图1显示了典型的阳离子结构，阴离子结构和侧基链[4]。我们可以通过选择合适的离子组成从而实现ILs 物理化学性质的设计。比如说咪唑阳离子（1-丁基-3-甲基咪唑阳离子）和-4BF 或-4AlCl 组合，生成的离子液体是亲水性的，而同样的阳离子和 -6PF 或-2NTf 产生的是强憎水性的离子液体。 目前研究较多的是咪唑阳离子和吡啶阳离子与含氟阴离子构成的离子液体。
离子液体的现状、应用及其前景 姓名：丁文章专业：轻工技术与工程学号：6140206024摘要：离子液体因为具有如蒸汽压低,电化学窗口宽,物质溶解性好,稳定诸多优点而被极多的化学工作者关注.本文就离子液里的研究进展.离子液体的类型及应用,离子液体的毒性等几个方面做出详细的阐述,并对离子液体的前景做出了初步的预测. 关键词：离子液体;离子液体的类型;应用;毒性; Abstract：Ionic liquid has the following advantages, wide electrochemical window, steam down material good solubility ,This paper is about of the research progress in the ionic liquid, the types and application of ionic liquids and the toxicity of ionic liquid, and made a preliminary forecast to the prospect of the ionic liquid. Keyword：Ionic liquid；the types of Ionic liquid; application of ionic liquids; toxicity of ionic liquid; 1引言 离子液体[1]是指全部由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的液体,如高温下的KCI,KOH呈液体状态,此时它们就是离子液体,在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质,称为室温离子液体. 离子液体的历史可以追溯到1914年,当时Walden报道了(EtNH2)+HNO3-的合成(熔点12℃) .这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得,但是,由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸,它的发现在当时并没有引起人们的兴趣,这是最早的离子液体.1951年F.H.Hurley和T.P. Wiler首次合成了在环境温度下是液体状态的离子液体.他们选择的阳离子是N-乙基吡啶,合成出的离子液体是溴化正乙基吡啶和氯化铝的混合物(氯化铝和溴化乙基吡啶摩尔比为1:2) .但这种离子液体的液体温度范围还是相对比较狭窄的,而且,氯化铝离子液体遇水会放出氯化氢,对皮肤有刺激作用.直到1976年,美国Colorado州立大学的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl作电解液,进行有机电化学研究时,发现这种室温离子液体是很好的电解液,能和有机物混溶,不含质子,电化学窗口较宽.1992年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑,在摩尔分数为50%的AICl3存在下,其熔点达到了8℃.在这以后,离子液体的应用研究才真正得到广泛的开展. 与传统的有机溶剂相比,离子液体具有如下特点［2］：(1) 液体状态温度范围宽,从低于或接近室温到300℃, 且具有良好的物理和化学稳定性；(2)无色、无臭, 不挥发, 几乎没有蒸气压.(3) 蒸汽压低,不易挥发,消除了VOC(Volatile Organic Compounds)环境污染问题；(4) 对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力, 且具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体；(5) 具有较大的极性可调控性, 粘度低, 密度大, 可以形成二相或多相体系, 适合作分离溶剂或构成反应
离子液体及其在化学中的应用 随着科技发展和环保意识的增强,清洁、低耗、高效的化学化工反应是发展的必然趋势.由于绝大多数化学反应需要在溶剂中进行,而有机溶剂的用量大、挥发性强是造成化学化工污染的主要原因之一.寻找对环境友好、有利于反应控制的介质和溶剂是目前化学化工需要解决的迫切问题之一.室温离子液体适应这种需要,正在快速为是继超临界CO2之后的新一代绿色溶剂。 一离子液体及其特点 离子液体[1]是指在室温或接近室温呈液态的离子型化合物,也称为低温熔融盐.常见的阳离子有季铵、季、咪唑盐和吡作为离子化合物,离子液体熔点较低的主要原因是:结构的不对称性使离子难以规则紧密地堆积,难以形成晶体或固体. 与传统的溶剂相比,离子液体具有以下3个显著的特性: 1 在室温下,离子液体蒸汽压几乎为零,并且不燃烧、不爆炸、毒性低,溶解性能强,可以较好地溶解多数有机物、无机物和金属配合物.多数离子液体在300e仍能保持液态,因而离子液体液态温度范围大,既可室温使用,也可以高温使用.离子液体作为溶剂,不仅不会造成溶剂损耗和环境污染,而且使用温度范围大,适用范围广.
2) 离子液体具有良好的导电性和较宽的电化学稳定电位窗.离子液体的电化学稳定电位窗比传统溶剂大得多,多数为4V左右,而水在酸性条件下为1.3V,在碱性条件下只有0.4V.因此使离子液体在电化学研究中有着广泛的用途. 3) 离子液体具有可调节的酸碱性,作为反应介质使用极为方便.例如,将Lewis酸AlCl3加入到离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑中,当AlCl3的摩尔分数x<0.5时,体系呈碱性;当x=0.5时,呈体系呈中性;当x>0.5时,体系表现强酸性[4].同时,还发现离子液体存在/潜酸性0和/超酸性0.例如,把弱碱吡咯或N,N)二甲基苯胺加到中性的离子液体1-丁基 -甲基咪唑四氯铝酸盐中,体系表现出很强的潜酸性[5],如果把无机酸溶于上述离子液体中可观察到超强酸性[6]. 二离子液体在化学中的应用 由于离子液体所具有的独特性能,目前它被广泛应用于化学研究的各个领域中 .1 用作反应溶剂 2.1.1 氢化反应离子液体作为氢化反应的溶剂已有大量的报道[7~9],对于氢化反应,用离子液体替代普通溶剂的优点是:反应速率提高数倍,离子液体和催化剂的混合液可以重复利用.研究表明,离子液体在氢化反应中发挥了溶剂和催化剂的双重
有机合成现状及最新发展 唐彬 （吉首大学化学化工学院08化工一班20084064026） 摘要：本文针对有机合成的现状、合成方法和最新发展及应用进行了综述。同时结合各种技术的发展状况及最新进展与突破，对其前景作了简要概述。 关键词：有机合成最新进展波促进生物催化光化学离子液 0引言 在人类多姿多彩的生活中，化学可以说是无处不在的。据统计，在工业发达国家的全部生产中，化学过程的工业占高比例，以美国为例占到35%。有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法的学科[1]。自从1828年合成尿素以来，有机化学的发展是日新月异，其发展速度越来越快，而有机合成则是有机化学的核心，下面就有机合成的方法与应用作一综述： 1绿色有机合成 1.1 高效、无毒的溶剂和助剂 有机溶剂因其对有机物具有良好的溶解性。但有机溶同相合成的剂的较高的挥发性毒性成为有机合成造成污染的主要原因。因此新型绿色反应介质代替有机溶剂成为绿色化学研究的重要方向[2]。目前，水、超临界流体、离子液体、仿酶化学和含氟溶剂作为反应介质的有机合成在不同程度上已取得了一定的进展。用离子液体作有机反应的介质，可获得更高的选择性和反应速率，同时还具有条件温和、环境友好的特点[3]。Vincenzo 等[4]在离子液体中以钯催化烯丙醇的芳基化Heck 反应，可以高选择性地得到芳香族羰基化合物或芳香族共轭醇。Doherty 等[5]在非对称性Diels-Alder 反应中采用离子液体作溶剂，获得了比常规的三氯甲烷溶剂更高的对映选择性和反应速率。 有机合成研究发现，在固态下能够进行的有机反应大多数较溶液中表现出高的反应效率和选择性。无溶剂有机合成具有高选择性、高产率、工艺过程简单和不污染环境、能耗少和无爆炸性等优点。Zhang 等[6]对水介质中1，4-苯醌的芳
离子液体在药物研究中的应用 发表时间：2019-11-26T14:40:50.783Z 来源：《中国西部科技》2019年第21期作者：谭俊荣 [导读] 随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对 谭俊荣 广州康瑞泰药业有限公司 摘要：随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对离子液体药物的未来发展作出展望。 关键词：离子液体；药物研究；应用 引言 离子液体是完全由阴阳离子组成的室温下为液体的盐，因其强大的空间位阻使得室温下阴、阳离子可以自由振动、转动甚至平动，使整个有序的晶体结构遭到破坏，导致其在室温下呈现出液态的性质。但是，整体上静电场仍占优势，阴阳离子之间存在较强的相互作用，使得离子液体与易挥发易燃的分子型液体如苯、乙醚等有机液体相比几乎无蒸汽压。由于离子液体特殊的结构，使其具有蒸气压低、黏度范围宽、导电性好、溶解能力强及热稳定性高等优点，已被广泛应用于电化学、有机合成、催化工程等领域。Hough等将离子液体分为三代，第一代离子液体主要应用其物理性质，制备功能性溶剂;第二代离子液体应用其化学性质，获得具有独特物理化学性质的功能性材料;第三代离子液体应用其生物活性，制备具有特殊生物活性的目标产物。离子液体具有一定的可设计性，可以通过改变阴阳离子对调节其物理或化学性质。许多常见离子液体的结构或组分和活性药物成分相似，因此已有部分学者对离子液体在药物合成、多功能活性药物及药物传递等方面进行了深入的研究。 1离子液体在药物研究的概述 离子液体(ionicliquids,ILs)由大体积有机阳离子与无机或有机阴离子组成,熔点低于100℃,是在室温或室温附近温度下呈液态的盐,故又称为室温离子液体(roomtemperatureionicliquids,RTILs),其阴阳离子体积很大且高度不对称,强大的空间位阻使室温下的阴阳离子自由振动、转动甚至平动,导致整个有序晶体结构被破坏而表现出液态的性质。ILs最主要的特点就是"可调性",即通过选择不同阴阳离子而具有不同的生物活性或独特的理化性质。ILs发展如下:第一代ILs主要根据其独特的物理性质,如可忽略的蒸气压、高(热、化学)稳定性和低挥发性等用作"绿色"溶剂;第二代ILs主要根据其可调节的理化性质,对于给定的阴离子或阳离子,合理选择相应的反荷离子制备"功能化"ILs,如高能材料、润滑剂和金属离子络合剂等;第三代和最近的ILs主要根据其可调的理化性质并使用低毒性和生物相容性的离子组合,形成具有生物活性的ILs,甚至可以作为APIs,合成特效离子液体,即API-ILs。 2离子液体在药物研究中的应用 2.1利用ILs从天然产物中提取 APIs天然产物一直是新药研发的重要源泉,但在天然产物中提取药物有效成分时需要大量使用VOCs,导致溶剂残留而污染药品,甚至对环境也会造成一定的破坏。研究表明,ILs作为药物提取的溶剂能够较好地克服上述问题。Cull等首次在疏水性离子液体-水双相体系(liquid? liquidextractionswithhydrophobicils,IL-LLE)中提取大环内酯类抗生素红霉素A(arythromycin-A),发现萃取效率与乙酸丁酯-水双相体系相当,因此能够代替常规有机溶剂,从而避免溶剂的毒性和可燃性所带来的经济和环境损害。之后,Freire等采用同样的液-液萃取方法,实现对咖啡因(caffeine)和尼古丁(nicotine)两种生物碱的完全提取,萃取原理主要在于:生物碱中氮氧原子之间的相互作用;ILs中阳离子的酸性氢原子;生物碱芳环与离子液体阳离子之间的π-π相互作用;生物碱的烷基与咪唑基离子的烷基侧链之间的色散相互作用。微波辅助离子液体(microwave-assistedionicliquid,MAIL)与超声辅助离子液体(ultrasound-assistedionicliquid,UAIL)也常用于天然产物中药物的提龋其中,Du等开发的MAIL 方法是将IL作为萃取剂,在最佳萃取条件下,从延胡索中提取脱氢卡维丁(dehydrocavidine),与常规提取方法相比,该方法具有产率高、耗时短、溶剂使用量少且不使用VOCs等优点,因此常用于快速有效提取和分析药用植物中的活性成分。Bi等利用UAIL技术,以1-烷基-3-甲基咪唑氯化物(1-alkyl-3-methylimidazoliumchloride,[Cnmim]Cl,n=2,4,6,8)为萃取剂,从抗心血管病药物丹参中成功提取出丹参酮(tanshinone)活性成分,结果表明,阳离子上烷基侧链越长,ILs与APIs相互作用越强,提取效率也就越高,最后[C8mim]Cl通过阴离子之间的复分解反应转化成疏水性1-辛基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐([C8mim]PF6)而与APIs实现分离。 2.2.黄酮类化合物的提取 黄酮类化合物主要是一种具有2-苯基色原酮的化合物，在防治及治疗老年高血压、脑溢血、糖尿病以及过敏性疾病等发挥重要的作用。Zhang等人使用微波辅助法研究了从黄芩中提取黄酮类化合物（黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素），结果表明四种萃取物的产率分别是5.18%（30min）、8.77%（90s）、16.84%（30min）和18.58%（3h），与传统的萃取方法相比在萃取效率上有明显的提升，并且发现离子液体的中阴离子种类（Br-、Cl-、BF4-、OAc-和CF3SO3）和咪唑阳离子上取代的烷基链的长度（[C2mim]+、[C8mim]+、[C10mim]+和[C12mim]+等）也会对萃取效率产生影响，萃取产率随着烷基链的增长而减小，含Br-离子液体对萃取效率有较强的影响，其原因可能是Br-与四种萃取物发生较强的相互作用，Xie和Swatloski在研究离子液体萃取能力过程中也得到了相似的结论。冯吉等人研究了可以用于降低血小板聚集、预防心脑血管疾病的一类多酚化合物的提取，在超声辅助条件下，以1-丁基-3-咪唑四氟硼酸盐代替有机溶剂为萃取剂提取虎杖中的虎杖苷和白藜芦醇，集提取，分离和纯化与一体，具有提取时间短、溶剂用量少、操作过程简单的特点。张露月等人以离子液体[Bmim]BF4为萃取剂提取金钗石斛总黄酮和石斛碱，与传统的加热回流的方式相比，两组分的产率都有很大的提高，提取时间由90min降为185s，并且扫描电镜（SEM）观察后发现：发现离子液体微波协同处理后处理后的对结构的破坏更为严重，张冕[23]在采取离子液体-微波辅助方法提取女贞子中特女贞苷时，比较不同的提取方式对植物结构形貌的破坏程度也同样发现，离子液体处理后的植物细胞
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即用化学的技术和方法去减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生，使污染消除在生产的源头，并使整个合成过程和生产过程对环境友好。绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿学科之一，是一门具有明确社会需求和科学目标的新型交叉学科。由于绿色化学化工所追求的目标是淘汰有毒原材料，探求新的合成路线，采用无污染的反应途径和工艺，能最大限度地减少“三废”，并实行“原材料筛选－产品生成－产品使用循环再利用”全过程控制；绿色化学技术的发展和应用不但能提高生产效率和优化产品，而且能同时提高资源和能源的利用率，减轻污染负荷，改善环境质量，从而大幅度地提高生产过程中的社会和经济效益，成为实现经济和社会可持续发展的途径之一。因此，绿色化学与技术的推广应用必然带来一场新的产业革命。这个绿色浪潮将使环境变得经济性，而不再仅是使经济性成为技术创新的主要推动力。 美国科学家、绿色化学的倡导者阿纳斯塔斯（Anastas P.T.）和韦纳（Waner J.C.）提出绿色化学的12条原则，这些原则在许多论述中被多次引用，其内容：（1）防止废物的生成比在其生成后处理更好；（2）设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中；（3）设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害；（4）设计的化学产品应在保持原有功效的同时，尽量无毒或毒性很小；（5）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂；（6）合成方法必须考虑反应过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最好采用在常温常压下的合成方法；（7）在技术可行和经济合理的前提下，采用可再生资源代替消耗性资源；（8）在可能的条件下，尽量不产生衍生物；（9）合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越；（10）化工产品要设计成在终结其使用功能后，不会永存于环境中，要能分解成可降解的无害物质；（11）进一步发展分析方法，对危险物质在生成前实行在线监测和控制；（12）一个化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减小实验事故的潜在危险，如气体释放，爆炸和着火等[1]。 绿色化学发展至今已经取得了很大的进展，笔者主要通过对离子液体的讨论来对绿色化学的进展进行综述。 1离子液体的发展 离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质，其主要的特点是：几乎没有蒸气压，不挥发，无色，无嗅；具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，且其酸度可调至超强酸。离子液体良好的环境友好性和可设计性，使得其作为新型的反应介质正在成为研究热点[2～3]。与传统溶剂相比，用离子液体作有机化学反应的介质，可获得更高的选择性和更快的反应速率，同时还具有反应条件温和、环境友好的特点[4～6]。多种重要的有机合成反应，如加成反应、聚合反应、氧化还原反应、烷基化反应、酰基化反应、酯化反应等均可在离子液体介质中进行，避免了其它有毒溶剂及催化剂的使用。反应中离子液体可循环使用，且效率无明显下降。因此，离子液体越来越受到大家的重视，2007年发表和待发表的各研究小组以总结自己离子液体工作为主的评述就有10余篇[7～18]，说明大家都在思考离子液体的明天。 1.1离子液体改变了载体模板的概念 以离子液体为“载体”实现多相催化剂的液相化近年来受到高度重视，热点之一就是担载金属催化剂向可溶性纳米粒子催化剂方向的发展。此前很多 离子液体的发展与应用 李长途 （吉林石化公司海特化工厂吉林132000）
中国科学 B 辑 化学 2006, 36 (3): 181~196 181 离子液体的功能化及其应用 李雪辉① 赵东滨 ②③* 费兆福② * 王乐夫① (①华南理工大学化学工程系 广东省绿色化学产品技术重点实验室, 广州 510640; ②Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, EPFL, CH-1015 Lausanne, Switzerland; ③北京大学化学与分子工程学院, 北京 100871) 摘要 综述了近年来功能化离子液体的设计开发以及在多领域内的应用, 其中包括“双功能化“离子液体的设计和制备. 离子液体—— 以绿色介质出现的新材料, 其应用研究的潮流和趋势, 随着功能化研究的发展, 将超越绿色化学的领域, 为其在众多领域的应用开拓出更广阔的前景. 关键词 离子液体 功能化离子液体 双功能化离子液体 反应介质 不对称合成 纳米材料 多孔材料 润滑剂 烟道气脱硫 油品脱硫 收稿日期: 2005-07-27; 接受日期: 2005-11-27 *联系人, E-mail: dongbin.zhao@epfl.ch , zhaofu.fei@epfl.ch 1 引言 20世纪90年代后期兴起的绿色化学, 是从源头清除污染的一项措施, 它为人类解决化学工业对环境的污染, 实现经济和社会可持续发展提供了有效的手段[1]. 目前在化学工业中大量使用的有毒、易挥发的有机溶剂由始至终都违背着绿色化学的理念. 在寻找有机溶剂的替代品时, 人们发现离子液体具有高热稳定性、可忽略的蒸气压、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[2], 它能够替代传统有机溶剂介质进行化学反应(特别是催化反应), 从而实现反应过程的绿色化, 因此离子液体的研究得到了迅猛的发展[3~14]. 咪唑类离子液体与过渡金属催化剂形成卡宾配合物[15,16], 以及离子液体稳定纳米粒子的实验证据[17], 为解释离子液体体现出和传统溶剂不同的特性提供了理论依据. 离子液 体的物理化学性质研究可为这些理论探讨提供基础数据, 目前已经成为离子液体研究领域的另一热点[18]. 现今越来越多的离子液体被商业化, 不断有新型离子液体诞生, 并在催化科学、材料科学、分离技术等领域里得到应用[19]. 按统计学推测, 根据阴阳离子的不同组合, 离子液体的种类可达到1018, 而目前有机溶剂却只有300~400种, 离子液体家族成员如此庞大的数量, 暗示着其开发应用的广阔前景. 以往大部分的离子液体研究集中在以咪唑为阳离子骨架, 带有饱和烷烃的离子液体上. 然而, 由于离子液体的诸多性质, 如熔点、黏度、密度以及溶解能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整; 因此, 理论上我们可以通过这种做法来优化特定的反应. 寇元率先提出将离子液体功能化的思路: 将功能团引入到离子液体的阳离子或阴离子上, 这些功能团赋予了离子液体专一的特性而与溶解于其中的溶
离子液体应用及其发展 罗树琴生化系化学教育2001541 摘要：离子液体也称为室温离子液体或低温盐，通常是指熔点低 于100℃的有机盐。由于完全有例子组成，离子液体有许多不同于常规有机溶剂的性质。离子液体在各方面都有广泛应用前景，目前离子液体的制备和研究正在快速的发展，其应用前景也是相当广阔的。 关键字：离子液体应用发展及前景 离子液体也称为试问离子液体或低温盐，通常是指熔点低于100℃的有机盐。由于完全有例子组成，离子液体有许多不同于常规有机溶剂的性质。如熔点低，不挥发，液程范围宽，热稳定性好。溶解能力强，性质可调，不易燃，电化学窗口宽等。与传统的有机溶剂，水，超临界流体等相比，起黏度低，比热容大，有的对水对空气均稳定，故易于处理，制造较为容易，不太昂贵。是理想的绿色高效溶剂，研究其性质极其应用成了一项热门课题， 1.离子液体的性质 离子液体大多呈无色，完全由阴阳离子组成，但样离子较大，且是有机物。离子液体 1有酸碱性(主要由阳离子决定，可通过调节阳离子来改变其酸碱性)， 2亲水性:含C越多亲水性越弱 3热稳定性：较高的稳定性与杂原子氢键，阴阳离子组成相关，其蒸汽压低（可忽略不计），不易挥发，可去取代有机溶剂。 4熔点低：熔点与阴阳离子组成有关，是随阳离子对称性增大而增大的 5溶解性好：可溶解有机物，无机物，聚合物等 6密度：和阴阳离子组成有关，阳离子增多密度变大 7生物降解性：其一降解，相当环保，是绿色的环保剂 8电化学窗口：其可产生5-7V的高电压， 2.离子液体的合成制备 2.1 常规合成法 2.1.1一步法：采用叔胺与卤代烃或脂类物质发生加成反应，或利用叔胺的碱性和酸性发生中和反应而一步生成目标离子液体的方法 2.1.2两步法：两步法的第一步是通过叔胺和卤代烃反应制备出
离子液体的性质，改性和下一代 1：离子液体的性质，考虑到离子液体及其应用的宽泛性，很难简单的概括离子液体的性质和发展趋势。因此著者更愿意总结离子液体的不同点而不是共同点。而且前人总结的离子液体的某些性质也存在一定的争议：例如电化学窗口，热稳定的长久性（热稳定性在过去的一段时间过于看重），极性，挥发性（某些离子液体在适当的条件下会蒸发）。为什么会出现这种争议呢？这是近年来所取得的改进技术所带来的，测量手段的进步，知识的深化，以及那些能够显著影响离子液体的热物理性质的杂质量化（离子色谱仪，ICP-MS）的精确性带来的描述的准确性。就离子液体的物理-化学性质而言，实验手段的不同，数据库数据的时限性都会对其不一致性产生影响。但是，离子液体还是具有广发接受的类属性质。他们完全由离子组成（见表一）。举个例子来说，在熔点为12摄氏度的【BMI】【PF6】系列中，离子熔化时的密度是4.8mol/l。离子液体的熔化温度，人为地规定，要低于100摄氏度，离子度要高于99%。这些基本的类属性质在离子液体的书籍和数据库（例如离子液体的热性质-美国标准与技术协会编著）中都可以找到。这里不再一一详述-只在下文中讨论一些关键的具有代表性的性质。 熔点：文献中离子液体的熔点一定要谨慎对待，离子液体的熔点具有不确定性，它们能够经受超冷，而且可能存在杂质的影响。 挥发性：对于典型的离子液体，正常的沸点与它们的标准大气压下的饱和蒸汽压有关，通过实验的手段确定的饱和蒸汽压是不准确的，因为离子液体适当的低温条件下是不挥发的。尽管如此，还是有文献可循，离子液体在200-300摄氏度的情况下会蒸发，但是当压力急剧下降时，挥发的速度很低，小于0.01g/H。问题是什么样的离子是离子液体？离子液体中的离子本性可以部分解释它们气态时的蒸汽压可以忽略不记的事实，也可以把它们同常规的分子溶剂区分开来。离子度的量化是定义离子液体的指标。而这些又可以通过有效的离子浓度来代替。 阻燃性：与易挥发的有机溶剂相比，离子液体被证明有成为绿色溶剂的潜力，主要因为离子液体在环境中不易挥发而且具有阻燃性，即使是高温。其他符合条件的溶剂也在研究当中，但还没有引起足够的重视。值得一提的是，离子液体用在热源处并不是因为它的阻燃性。离子液体的活性很高。它们可以代替肼及其衍生物，作为能量的供体。 热稳定性和化学稳定性：通过热重分析仪推算的离子液体的热解温度，可以知道离子液体的热稳定性很好，一般大于350摄氏度。但是离子液体作为催化剂等使用时的热稳定的长期性却没有什么有价值的发现。带有【NTF2】-和【N(CN)2】-阴离子的磷类离子液体分解为易挥发的物质要经过明显的几部。分解的产物说明在此过程中发生过霍夫曼消去反应或者脱烷基化反应。含氮的离子液体不完全分解，而是发生碳化（氰基化合物则易于形成高分子化合物）。 导电性和电化学窗口：电导率是评价离子液体能否既做溶剂又做电解液的重要性质。离子液体表现出宽泛的电导率，0.1-20mS/cm。在高电导率的离子液体中，咪唑基类的电导率要比铵基类高。影响离子液体的电导率的因素很多，如粘度、密度、粒子大小、阴离子电荷离域效应、聚集态以及粒子运动。人们现在引用强离子对效应来解释为什么【NTF2】-基的离子液体的电导率比【BF4】-基的离子液体低。说到离子液体的电化学窗口，典型的离子液体在4.5-5V，与传统的有机溶剂相比，类似或者
离子液体及其应用
离子液体及其应用 离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。可制成离子液体/聚合物电解质,作为双电层器和电池的电解质。如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。 离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。直接合成法是指通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y时，产生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。 近年来,离子液体作为一类新型的绿色介质,引起全球学术界和工业界的高度重视。离子液体的特点也越来越多的为大家所熟知。不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大（通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级，离子液体内部的范德华力与氢键的相互作用决定其粘度。）、热容大、
收稿:2008年5月,收修改稿:2008年10月 3国家自然科学基金项目(N o.20573034)资助33通讯联系人 e 2mail :Jwang @https://www.doczj.com/doc/d210777541.html, 核磁共振波谱技术在室温离子液体 研究中的应用 3 翟翠萍1 刘学军1 王键吉 233 (1.河南大学化学化工学院 开封475001;2.河南师范大学化学与环境科学学院 新乡453007) 摘 要 室温离子液体作为一种绿色溶剂和功能材料,越来越引起人们的重视,其研究手段也越来越 多。本文着重概述了核磁共振方法在测定离子液体的结构、纯度及性质,研究离子液体阴阳离子间的相互作用、离子液体与其他化合物的相互作用、离子液体及其在混合体系中的动力学特征、离子液体在溶液中的聚集行为,以及测定离子液体的热力学参数中的应用。 关键词 核磁共振 室温离子液体中图分类号:O64514;O657139 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2009)0521040212 Applications of NMR Techniques in the R esearch of R oom Temperature Ionic Liquids Zhai Cuiping 1 Liu Xuejun 1 Wang Jianji 233 (1.C ollege of Chemistry and Chemical Engineering ,Henan University ,K aifeng 475001,China ;2.C ollege of Chemistry and Environmental Science ,Henan N ormal University ,X inxiang 453007,China )Abstract As new green s olvents and functional materials ,room tem perature ionic liquids (I Ls )have attracted great attention.The present paper reviews the applications of NMR techniques in the research of structure ,properties ,and interactions of cations with anions of I Ls ,interactions between I Ls and the other com pounds ,the dynamic characteristics of I Ls and their mixtures ,the aggregation behavior of I Ls in s olutions ,and the determination of therm odynamic parameters of I Ls. K ey w ords NMR ;room tem perature ionic liquids Contents 1 Determination of the structure ,purity and properties of ionic liquids 2 Study on the interactions of cations with anions of ionic liquids 3 Study on the interactions of ionic liquids with the other com pounds 4 Study on the dynamic characteristics of ionic liquids and their mixtures 411 Measurements of the spin 2lattice relaxation time and the m olecular rotation correlation time of ionic liquids 412 Measurements of the self 2diffusion coefficients of ionic liquids 5 Study on the aggregation behavior of ionic liquids in s olutions 6 Determination of the therm odynamics parameters of ionic liquids 第21卷第5期2009年5月 化 学 进 展 PROG RESS I N CHE MISTRY V ol.21N o.5 May ,2009
离子液体在有机合成中的应用 摘要:室温下的离子液体作为一种绿色、环保、可替代传统有机溶剂的新型溶剂受到了极 大关注。总结了近年来离子液体在有机合成反应中的研究新进展, 包括氧化反应、还原反应、Fr iedel Crafts 应、Diels Alder 反应、H eck 反应、硝化反应及其它合成反应。 关键词:绿色化学; 离子液体; 有机合成 引言：离子液体离子液体由带正电的离子和带负电的离子构成,在- 100~ 200 之间均呈 液体状态。与典型的有机溶剂相比, 离子液体具有无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、使用方便、易回收、可多次循环使用等优点, 此外还具有优良的可设计性, 可以通过分子设计获得具有特殊功能的离子液体。因此, 离子液体是传统挥发性溶剂的理想替代品, 能有效地避免使用传统有机溶剂所造成的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题, 是名副其实的、环境友好的绿色溶剂, 适合于清洁技术和可持续发展的要求, 已经被人们广泛认可和接受。 1 含有手性阳离子的手性离子液体 1.1 咪唑盐类CIL 利用手性试剂作为反应底物立体选择性地合成手性产物的不对称诱导反应已被很多研究者关注. 早在1975 年, Seebach 和Oei[1]首次将手性的氨基醚作为反应介质, 应用于酮的电化学还原反应中, 尽管产量很低,但是该方法促进了手性溶剂的进一步发展和研究.近些年来, 由于天然氨基酸易得、种类多等优点,它作为手性源并将手性中心引入到阳离子来合成CIL 已经引起了人们广泛的兴趣. 该方法可以克服手性试剂价格昂贵、难以合成等缺点, 而且合成出的离子液体种类比较多. 2003 年, Bao 等[2]首次报道了用天然手性氨基酸合成带有侧链的咪唑类手性离子液体(Scheme 1). 首先是利用氨基酸1 与醛反应生成咪唑环后酯化得到酯2,接着用四氢铝锂还原酯得到咪唑类的醇3, 3 与溴乙烷发生烷基化反应得到咪唑类手性离子液体4, 总产率为30%～33%. 这些手性离子液体的熔点为5～16 ℃, 它们可作为溶剂应用于不对称反应中.
离子液体及其应用 离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。可制成离子液体/聚合物电解质,作为双电层器和电池的电解质。如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。 离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。直接合成法是指通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y时，产生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。 近年来,离子液体作为一类新型的绿色介质,引起全球学术界和工业界的高度重视。离子液体的特点也越来越多的为大家所熟知。不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大（通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级，离子液体内部的范德华力与氢键的相互作用决定其粘度。）、热容大、蒸汽压小、性质稳定，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性。在与传统有机溶剂和电解质相比时，离子液体具有一系列突出的优点：（1）液
离子液体概述及其应用前言：离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体，也称之为低温下的熔盐。离子液体具有低蒸汽压，良好的离子导电导热性，液体状态温度范围广和可设计性等优点。离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质，给大部分传统化工反应提供了新的思路，特别是在绿色化学设计中的应用。本文首先阐述了离子液体的基础知识，而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域，摩擦领域，生物医药领域中的应用。 主题： 一离子液体概述 1.1离子液体的发展及性质 20世纪时“离子液体”（IL）仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语，比如高温盐。现在，术语IL大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。早在1914年，Walden[1]合成出乙基硝酸铵，熔点为12℃，但当时这一发现并未引起关注。20世纪40年代，Hurley等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br。此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充，包括各种基团修饰，如N-烷基吡啶，1,3-二烷基咪唑等，另外研究了此类离子液体系在电化学，有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl，对水和空气敏感，从而限制了他们的应用。所以直到1992年，Wilkes[3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与 BF， 4
-6PF 阴离子构成的对水和空气都很稳定的离子液体。此后在全世界范 围内形成了研究离子液体的热潮。这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。（1）液体状态温度范围广，300℃；（2）蒸汽压低，不易挥发；（3）对有机物，无机物都有很好的溶解性，是许多化学反应能够在均相中完成；（4）密度大，与许多溶剂不溶，当用另一溶剂萃取产物时，通过重力作用，可实现溶剂与产物的分离；（5）较大的可调控性；（6）作为电解质具有较大的电化学窗口，良好的导电性，热稳定性。这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用，同时也会提高现有的科技水平。到目前为止，已经合成并报道了大量的ILs ，图1显示了典型的阳离子结构，阴离子结构和侧基链[4]。我们可以通过选择合适的离子组成从而实现ILs 物理化学性质的设计。比如说咪唑阳离子（1-丁基-3-甲基咪唑阳离子）和-4BF 或-4AlCl 组合，生成的离子液 体是亲水性的，而同样的阳离子和-6PF 或-2NTf 产生的是强憎水性的离 子液体。目前研究较多的是咪唑阳离子和吡啶阳离子与含氟阴离子构成的离子液体。