简单烷基咪唑类室温离子液体与氧气作用
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F RIEND OF C HEM ICAL INDU S TRY56生化与医药化工之友2007.N O .09艺对番茄红素的氧化降解和异构化都有一定的影响番茄浆料在浓缩过程中番茄红素受到的影响最大破碎对番茄红素的影响不大番茄浆料在喷雾干燥时,物料受热的影响不是很大,番茄红素以异构化为主番茄粉贮藏时,温度对番茄红素的降解具有促进作用[8]2番茄红素稳定性的研究应用现状就目前关于番茄红素的研究来看,番茄红素的稳定性研究的文献较多,文献量占基础研究文献量的三分之一,为番茄红素的应用打下了良好的基础,但研究的内容还停留在浅层面上从番茄红素的研究文献状况来看,涉及番茄红素产品的研究相对较少,而番茄红素的稳定性及其在产品中的稳定性是番茄红素产品开发的一个技术关键番茄红素具有广阔的市场前景,国内外均十分重视其开发和利用,以色列日本俄罗斯等国家以及罗氏巴斯夫等跨国公司在此方面占有领先地位,中国目前也不断加大开发力度,相信不久以后,番茄红素很快会商品化产业化规模化参考文献[1]宋世理,王全坤,席国喜.微乳体系中番茄红素稳定性的研究.化学研究与应用,2005,17(1):129~130.[2]张连富.溶解状态下番茄红素稳定性研究[J].食品与机械,2003(5):13-15.[3]马柏林,梁淑芳食用调和油中番茄红素的稳定性研究[J]中国油脂,2000,25(6):132133[4]邱伟芬,王娟,徐文蕴番茄红素在油脂氧化时的稳定性初探[J]食品科学,2003,24(1):3942[5]张连富.固态(膏状)番茄红素产品稳定性研究[J].食品与发酵工业,2003,29(9):6-8.[6]赵晓燕,冯作山,陈复生.番茄红素微胶囊的稳定性研究[J].食品与发酵工业,2005,31(10):4547.[7]朱蕾,陈敏,李赫等.番茄饮料中番茄红素的检测及稳定性研究[J ].食品与发酵工业,2006,32(4):118121.[8]罗昌荣,许时婴.番茄粉在加工和贮藏过程中番茄红素的稳定性研究[J].食品科学,2002,23(8):3337.离子液体顾名思义是指完全由离子组成的液体,又称为低温熔融盐,与挥发性有机溶剂相比其有着独一无二的理化性质:(1)在常温下它们大多以液态存在且液态温度稳定范围极宽(2)几乎没蒸汽压不挥发不易燃(3)较好的化学的稳定性较宽的电化学稳定电位窗口(4)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,能和许多溶剂形成两相体系(5)通过调节阴阳离子,可以调节其酸性,有时其酸度甚至可调至超强酸(6)无毒无污染,常被称为绿色溶剂有关离子液体的性质和应用方面的旱期评述可参见有关综述[1]本文从以下几个方面来对离子液体的应用进行综述1合成反应1.1还原反应硼氢化钠还原反应是经典的有机合成反应,H ow a r t h [2]等首次报道了醛酮在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BM I M ]PF 6)中的硼氢化钠还原反应他们将一些酮用固载的ba ke r 's ye ast 生物还原,在[BM I M ]PF 6离子液体/水(10/1)混合物中进行还原,产生的醇与baker 's ye ast 在其与在他介质相比中具有相当的对映选择性这个方法结合了全细胞生物试剂(w hol e c el l bi or e agent s )和离子液体的优点,并且它们具有可循环性质1.2氧化反应H ow ar t h [3]等首次报道了芳香醛在离子液体([B M I M ]PF 6)中用乙酰内酮镍()[N i (acac)2]作催化剂和氧气作氧化剂在常压下的氧化反应研究结果表明([B M I M ]PF 6)/[N i (a cac)2]体系可以循环使用而不需滤出催化剂,而且产物的产率不变这是这种离子液体溶剂有望应用于工业氧化反应的重要例子[1]1.3F r i edel -C r af t s 反应Fr i edel -C r af t s 反应是经典的有机合成中对芳环进行衍生化的重要反应A dam a [4]报道了取代苯萘蒽等芳香化合物在离子液体[E M I M ]C l -A l C l 3(x=0.67,x 为A l C l 3的摩尔分数)中与乙酰氯的Fr i e de l -Cr af t s 酰化反应产率较有机溶剂好,产物定位控制也很好Sa l unkhe [5]研究组报道了1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐([B M I M ]C l -A l C l 3)(x=0.67)离子液体作为不寻常的反应介质和Le w i s 酸催化剂进行苯及取代苯用4-甲基苯磺酰氯的Fr i edel -C r af t s 磺酰化反应在离子液体作为溶剂的条件下,底物呈现高的反应活性[2]咪唑鎓离子液体应用研究综述李潭清西南大学化学化工学院重庆400715摘要:综述了近年来咪唑鎓离子液体的应用关键词:咪唑鎓离子液体中图分类号TQ15文献标识码A 文章编号1004-0862(2007)05(a )-0056-0357F RIEND OF CHEMICAL INDUS TRY 生化与医药2007.N O .09化工之友1.4交叉偶联反应1.4.1Suz uki 偶联Suzuki 交叉偶联反应是形成C-C 键的非常普遍的方法,成功地用于合成联芳烃,W e l t on [6]研究组报道了在室温离子液体(B M I M )BF 4中钯催化的Suzuki 交叉偶联反应在离子液体中反应呈现很好的活性[3]1.4.2St i l l e 偶联St i l l e 偶联反应是制备一系列化合物如多烯二芳烃和芳香羰基化合物的非常重要的方法之一H andy [7]研究组最近报道了在室温离子液体(B M I M )B F 4中的St i l l e 偶联,报道指出用乙醚萃取出产物后得到的离子液体层可以循环使用多次而活性仅稍有减少离子液体层可以在未隔绝空气和潮湿条件下保存几周,而活性与新鲜离子液体/催化剂体系相当H a ndy 的研究还表明可以用St i l l e 偶联反应制备二芳基化合物[4]用离子液体(B M I M )B F 4作溶剂,体系可以容易实现溶剂和催化剂的循环使用,至少五次而活性仅略微减少1.4.3H ec k 偶联H e c k 偶联反应在C-C 键形成反应中具有重要的地位,是Fr i edel -C r af t s 反应的一个补充Seddon [8]研究组报道卤代芳烃或苯甲酸酐与烯烃的H eck 偶联反应可以在室温离子液体中以极好产率进行研究表明加入膦配体(例如P h 3P )能促进在咪唑盐[BM I M ]PF 6中的反应.这种离子液体/催化剂结合可以在三相条件下操作,循环多次催化剂活性不降低,所得肉桂酸乙酯产率在95%以上因此离子液体如[BM I M ]PF 6是H eck 偶联反应的出色溶剂,它们可以选择性地溶解钯催化剂,不溶于水和烷烃溶剂产物和副产物可以容易分离,使得离子液体和催化剂可以很好地循环,具有工业化前景[5]1.5加成反应1.5.1R ef or m at sky 反应Ki t a z u me [9]研究组报道可以在离子液体中进行Re f o r ma t s ky 类型的加成反应和合成炔基锌试剂他还研究了在离子液体中原位合成炔基锌试剂及加成反应在室温离子液体(BM I M )BF 4或[BM I M ]P F6中,在三氟甲烷磺酸锌和碱DBU 存在下,末端炔烃与醛的加成直接得到相应的丙炔醇,且离子液体也可以循环使用[6]1.5.2B a yl i s -H i l l m a n 反应B ayl i s-H i l l m an 反应是真正原子经济的反应,因为反应试剂中的所有原子都进入反应物,是内部的绿色转变,利用该反应可以一步合成多官能化和有用的中间体R osa [10]等最近报道Bayl i s -H i l l m an 反应用1,4-二氮双环[2,2,2]辛烷(D A BC O )在可循环的离子液体[BM I M ]PF 6中较在乙腈中快33.6倍,在(BM I M )B F 4中较在乙腈中快14.1倍[7]1.5.3M i c ha el 加成反应M i cha el 加成反应是重要的C-C 键形成反应,在有机合成中有广泛的合成应用N obi l e [11]研究组报道了在离子液体[BM I M ]PF 6中N i (ac ac )2,Y b(Tf O )3和Fe C l 36H 2O 催化的乙酰丙酮与甲基烯基酮的M i c hae l 加成反应(8)1.6D i el s-A l der 反应近年由于D i el s -A l der 反应在合成天然产物和生理活性化合物中的重要作用,吸引人们开发特殊的物理或催化的方法来提高环加成反应的速率和立体选择性Se ddon [12]研究组报道了在室温离子液体[BM I M ]O Tf ,[BM I M ]PF 6和(BM I M )B F 4中进行的D i e l s-A l de r 反应,具有高的反应速率和选择性,阎立峰等[1c]在综述中已对此做了评论Lee [13]研究组报道了在室温离子液体[BPC ]-Cl 2A l Cl 3和[EM I M ]Cl -A l Cl 3中进行的D i el s -A l de r 反应室温离子液体N -丁基吡啶氯铝酸盐[BPC]-Cl 2A l Cl 3和[E M I M ]Cl -A l Cl 3具有极性,并且L e w i s 酸性可以调节,所以是D i e l s-A l de r 反应的非常好的溶剂反应的活性和选择性受L e w i s 酸性影响较大Lee 的研究表明,环戊二烯与丙烯酸甲酯和马莱酸二甲酯的D i el s-A l de r 反应在酸性(51%A l C l 3)介质中较碱性呈现较高的选择性1.7缩合环化反应K hadi l kar [14]等报道了在离子液体中的Pec hm ann 反应合成香豆素衍生物研究表明在离子液体中即使在室温条件下,反应时间较原来使用酸催化大大缩短且产率高操作简单邓友全[15]研究组报道,利用室温离子液体(B M I M )BF 4和[B M I M ]PF 6在无外加溶剂条件下催化芳香醛尿素羰基化合物三组分,一步缩合制备3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物研究表明苯甲醛尿素乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮在100反应0.5h,可以高产率(84.6%-99.1%)得到Bi gi nel l i 环缩合产物随着离子液体的用量增加,产率升高1.8自由基反应Par sons [16]研究组报道了在离子液体存在下的乙酸锰()促进的自由基反应环己烷1,3-二酮-甲基苯乙烯和乙酸锰F RIEND OF C HEM ICAL INDU S TRY58生化与医药化工之友2007.N O .09()在(B M I M )B F4与二氯甲烷的1:4混合溶剂中的自由基反应以50%产率得到四氢呋喃酮[9]2离子液体在催化反应中的应用从工业化角度来讲,对于许多相当重要的手性及不对称催化合成反应,加入离子液体,其意义影响深远关于这方面的综述请看在离子液体研究方面享有盛誉的T omW el t on[1a,17]等人所作的评述2.1不对称催化反应目前在不对催化反应中已见诸于文献报道的有不对称称氢化氢甲酰化环丙烷化等2.2不对称氢化过渡金属络合物催化的碳碳双键不对称氢化反应是均相催化研究较多的反应之一然而在这些均相催化反应中,反应产物从反应混合物中分离和催化剂的循环使用都是很麻烦的D upont [18]等将催化剂前体溶在离子液体(B M I M )BF 4中可以氢化2-芳基丙酸,对映选择性与均相介质中获得的相似或较高且体系可以循环使用2.3氢甲酰化甲酞化反应反应是有机合成中引入羰基的重要方法W a f f e ns c hm i dt [19]等报道在离子液体[BM I M ]PF 6单相体系中对(E )-3-戊烯酸甲酯进行甲酞化反应,产物醛为一重要的合成中间体后来,W af f enschm i dt [20]等又报道了在离子液体[B M I M ]SnC 14中采用铂的络合物催化1-辛烯的甲酞化反应反应完毕后,产物经自动相分离后,不会导致催化剂活性的下降和催化剂的流失2.4不对称环丙烷化不对称环丙烷化是重要的C -C 键形成方法,在合成天然产物领域具有重要的应用V aul t i er [21]研究组首次报道了在三种不同的离子液体[EM I M ]N Tf 2[EM I M ]BF 4和[Oc t 3N M e ]NTf 2(O ct 3N M e =甲基三正辛基铵离子)中两个双噁唑啉铜络合物催化的苯乙烯和重氮乙酸乙酯的对映选择环丙烷化反应3结语Seddon 曾指出,几乎所有类型的有机反应都可以在离子液体中进行现在,大量的实验事实已经证明了他的预言离子液体所提供的反应环境与传统的溶剂有很大差别,从而产生了许多新反应新现象新结构和新功能,并且有可能减少污染,保护环境现在几乎在所有的化学领域(包括无机化学有机化学药物化学物理化学生物化学分析化学高分子化学材料化学以及一些其它的交叉学科)都可以看到离子液体的应用和研究参考文献[1](a )W el t on,T.C hem .R e v.1999,99,2071.(b)W a ss er schei d,P.;K ei m ,W .A ngew .C hem .I nt.Ed.2000,39,3772.(c )Y an,L.-F.;Zhu,Q .-S.H ua xue Tongba o 2001,64(11),673(i n C hi nese).(阎立峰,朱清时,化学通报,2001,64(11),673.)(d)G or don,C .M .A ppl.C a t al .A :Che m .2001,222,10.2]H ow ar t h,J.;Ja m e s ,P.;D a i ,J. 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咪唑类离子液体在邻苯二甲酰亚胺的N-烷基化反应中的相转移催化作用刘洁;刘英;戴立益【摘要】研究了1-正丁基-3-甲基咪唑{[BMIM][R],R-[Br],[PF6],[HSO4],[H2PO4]}类离子液体(ILa)在邻苯二甲酰亚胺(1)的N-烷基化反应中的相转移催化作用.考察了ILs的结构及用量、反应温度和反应时间、卤代烃(2)的结构及用量、溶剂等对N-烷基化反应的影响.最佳反应条件为:120mmol,n(1):n(2):n(ILs):n(K2CO3)=1.0:1.5:0.1:1.5,在1,4-二氧六环中于80℃反应3 h,收率86.7%.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2008(016)004【总页数】4页(P414-417)【关键词】离子液体;相转移催化;邻苯二甲酰亚胺;N-烷基化反应【作者】刘洁;刘英;戴立益【作者单位】华东师范大学,化学系,上海,200062;华东师范大学,化学系,上海,200062;华东师范大学,化学系,上海,200062【正文语种】中文【中图分类】O643.32;O643.36N-烃基邻苯二甲酰亚胺是Gabriel合成反应的重要中间体,可以合成脂肪伯胺和α-氨基酸等重要化合物,广泛应用于医药化学和生物化学等方面的研究。
近期研究发现许多邻苯二甲酰亚胺衍生物具有生物活性。
N-烃基邻苯二甲酰亚胺的经典合成方法是在强碱作用下由邻苯二甲酰亚胺(1)与卤代烃(2)在非质子极性溶剂中反应生成[1],但该方法存在操作危险、产率及选择性低、反应时间长、产物分离和溶剂回收困难等缺陷。
近年来随着相转移催化技术的发展,在一定程度克服了上述缺点。
研究应用于1的N-烷基化反应的相转移催化剂(PTC)包括:季鏻盐[2]、冠醚[3]、聚乙二醇[3,4]、聚醚[3]、聚苯乙烯固载聚乙二醇[5]等。
但以上方法仍存在一定局限性,如产率较低、反应条件苛刻,而且传统PTC在应用中存在缺陷(季铵盐化学稳定性差,冠醚价昂有毒,PTC的循环利用存在困难)。
烷基咪唑类离子液体及其处理油田污水的可行性探讨范洪富;李凤华;张翼;刘春蕾【摘要】我国大部分油田已进入中后期开采阶段,采出液含水量逐年递增,许多油田含水量达90%以上,导致油田污水处理量增加较快.随着环境保护意识的增强,人们越来越重视对油田污水的处理.介绍了一种处理油田污水的新药剂:烷基咪唑类离子液体.烷基咪唑类离子液体具有特殊的物理化学性质,如较低的熔点、较低的蒸汽压、较宽的电化学窗口、可调节酸性以及良好的溶解性等.通过选择不同的阳离子和阴离子,可以改变离子液体的物理化学性质,使其适应不同的萃取分离体系.论述了烷基咪唑类离子液体的合成、性质及其处理油田污水的可行性,并探讨了离子液体的回收方法.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2009(026)012【总页数】5页(P7-11)【关键词】烷基咪唑类离子液体;油田污水;有机物;萃取【作者】范洪富;李凤华;张翼;刘春蕾【作者单位】中国地质大学,北京,能源学院,北京,100083;大庆石油学院化学化工学院,黑龙江,大庆,163318;中国石油勘探开发研究院采收率所,北京,100083;美国路易斯安娜大学石油工程系,路易斯安娜,70503【正文语种】中文【中图分类】O6211 引言烷基咪唑类离子液体又称功能化离子液体(Task specific ionic liquids)[1],是近些年才广泛研究的化学物质,作为环境友好型溶剂,正在被人们认识和接受。
图1是烷基咪唑类阳离子的结构。
图1 烷基咪唑类阳离子的结构Fig.1 The structure of alkyl imidazolium cation 离子液体作为高效绿色溶剂具有一系列优良的溶解性能。
与目前应用较广的有机溶剂相比,烷基咪唑类离子液体具有其它液体无法比拟的性质,如较低的熔点、较低的蒸汽压、较宽的电化学窗口、可调节酸性以及良好的溶解性等,给大部分传统化工反应提供了改进的新空间,在当今化工工程的绿色化进程中显示了巨大的潜力和应用前景。
咪唑离子液体详细机理1. 咪唑环的特性咪唑环是咪唑离子液体的重要组成部分,具有独特的电子和空间结构。
咪唑环上的氮原子和相邻的碳原子上的氢原子可以形成氢键,这使得咪唑离子液体具有良好的热稳定性和化学稳定性。
此外,咪唑环上的氮原子还可以与其它阴离子结合形成阳离子,从而形成咪唑离子液体。
2. 离子液体的电离过程在咪唑离子液体中,阳离子和阴离子之间通过库伦力相互吸引,形成一个整体。
当咪唑离子液体处于极性环境中时,如与水、醇等极性溶剂接触,其中的阴离子会与溶剂中的水分子或其他极性分子相互作用,导致阴离子的部分电离。
这个过程称为离子液体的电离或解离。
3. 咪唑离子的分子结构咪唑离子是一种阳离子,其分子结构由一个咪唑环和一个连接的阴离子组成。
咪唑环由两个氮原子和一个碳原子组成,形成一个五元环。
阴离子则取决于咪唑离子的种类,常见的阴离子包括氯离子、溴离子、氟离子等。
4. 离子液体与其它物质的相互作用由于咪唑离子液体具有良好的极性和可调节的酸性/碱性,因此它可以与许多物质发生相互作用。
例如,它可以与水、醇、醚等极性溶剂混合,也可以与许多有机溶剂和非极性溶剂混合。
此外,咪唑离子液体还可以与许多气体和固体物质进行相互作用,如二氧化碳、氢气、金属氧化物等。
5. 离子液体的稳定性及影响因素离子液体的稳定性受到许多因素的影响,如阴/阳离子的类型、溶剂的种类、温度等。
一般来说,具有较大阴/阳离子的离子液体具有较高的稳定性。
此外,溶剂的极性和化学性质也会影响离子液体的稳定性。
温度也是影响离子液体稳定性的一个重要因素。
随着温度的升高,离子液体的稳定性通常会降低。
6. 离子液体的合成方法咪唑离子液体的合成方法主要有一步法和两步法两种。
一步法是将咪唑和相应的卤化物直接加热反应制备咪唑离子液体;两步法则是先将咪唑和卤代烷进行反应生成相应的卤化物,然后再将卤化物进行热解制备咪唑离子液体。
合成过程中需要控制反应温度、反应时间和原料比例等参数,以确保得到高质量的咪唑离子液体。
《化学通报》在线预览版咪唑类离子液体结构与熔点的构效关系及其基本规律蒋栋王媛媛刘洁戴立益*(华东师范大学化学系,上海 200062)摘 要 熔点是界定、研究离子液体及其使用过程的一个重要参考指标,因此研究离子液体分子结构与熔点之间的构效关系及其基本规律有特别重要的意义。
本文以从近两百遍文献及Beilstein Gmelin网络数据库中收集的约900种咪唑类离子液体中的384种咪唑类离子液体的熔点数据为依据,考察了离子液体分子结构与熔点之间的构效关系及其基本规律,这对离子液体的设计合成及应用有重要的指导作用。
关键词 离子液体熔点构效关系Structure-Activity Relationship and Essential Rule of the Structure and Melting Point ofImidazolium Ionic LiquidsJiang Dong, Wang Yuanyuan, Liu Jie, Dai Liyi*(Department of Chemistry, East China Normal University, Shanghai 200062)Abstract Melting point is an important parameter of ionic liquid, so there is great meaning to study the structure-activity relationship and essential rule of the molecular structure and melting point of ionic liquid. In this article, the data of melting point of 384 imidazolium ionic liquids were collected from Beilstein Gmelin database and about 200 literatures. According to these data, the structure-activity relationship and essential rule of the molecular structure and melting point of ionic liquid were studied. This is meaningful to the synthesis and application of ionic liquid.Keywords Ionic liquid, Melting point, Structure-activity relationship寻找对环境和人类无害的绿色材料,改变现有化学工业污染状态,使人类在更高层次上回归自然,这是人类面临而又必须应答的一个挑战。
烷基眯唑类离子液体的合成及物理性质研究介绍了离子液体的种类、特点及研究进展。
重点介绍烷基咪唑类离子液体的合成方法。
标签:烷基咪唑;离子液体;合成1 引言离子液体是指呈液态的,完全由离子组成的化合物。
室温离子液体指室温附近呈液态的离子液体,即熔点较低,在室温附近很大温度范围内均为液态的离子化合物。
离子液体(ionic liquids,ILs)又称室温熔融盐(room temperature molten salt),化学稳定性好,通过对正、负离子的设计,可以得到对无机物、有机物和聚合物溶解性不同的离子液体。
2 离子液体的种类离子液体由阴、阳离子组成,种类繁多。
大体可分为三类:AlCl3型离子液体、非AlCl3型离子液体及其他特殊离子液体。
根据负离子的不同可将离子液体分为金属类和非金属类:金属类是含AlCl3或CuCl2的卤化盐。
通过改变阴离子、阳离子的不同组合可以获得不同的离子液体。
一般阳离子为有机组分, 并根据阳离子的不同对离子液体进行分类。
1992年发现对水和空气稳定且组成固定的离子液体l一乙基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([emim]BF4)后,非A1C13型离子液体得到迅猛发展,品种已达几百种之多。
其它特殊型离子液体有N-烷基-N-乙烯基-2-吡咯烷酮、小季铵(烷基碳均小于3)与新的负离子TSAC(CF3SO2NCOCF3)等。
在各种离子液体的阳离子中,1,3.二烷基取代咪唑离子研究较早,且各方面理化性质报道较多,因此,在用于化学反应的离子液体中,以烷基咪唑类居多。
阴离子部分以氟硼酸根、氟磷酸根最為常用。
3 离子液体的特点与传统的溶剂相比离子液体具有如下特点:(1)没有显著的蒸气压。
(2)具有良好的溶解能力。
(3)具有良好的导电性。
(4)具有“可设性”。
(5)具有较好的热稳定性和化学稳定性。
(6)易于与其他物质分离,可循环利用。
(7)制备简单。
4 烷基咪唑类离子液体的合成4.1 传统方法合成离子液体1,2 烷基咪唑类离子液体的合成烷基咪唑氟硼酸盐最早采用银盐法合成,即二烷基咪唑的氯化物与Ag2O及HBF 4 的水溶液反应,除去AgCl沉淀即得。
3种咪唑类离子液体的物理性质研究咪唑类离子液体是一类具有广泛应用前景的新型溶剂,具有优异的化学与物理性质。
下面将分别从密度、粘度和折射率三个方面展开对咪唑类离子液体物理性质的研究。
首先,密度是描述物质质量与体积之比的物理性质。
咪唑类离子液体的密度通常介于1.0至1.5 g/cm³之间,相较于有机溶剂和水,咪唑类离子液体的密度较高。
咪唑类离子液体的高密度主要是由于其离子间作用的增加所导致的。
离子间作用会增加离子的有效体积,从而提高离子液体的密度。
此外,离子液体的阳离子和阴离子之间的耦合能量与电荷密度有关,电荷越大,耦合能越强,从而离子液体的密度也会相应升高。
因此,在研究咪唑类离子液体的物理性质时,需要考虑其密度对物理化学性质的影响。
其次,粘度是描述流体黏滞性质的物理性质。
咪唑类离子液体的粘度通常较大,普遍在10-100mPa·s范围内。
粘度的大小主要受到咪唑类离子液体的分子结构和离子互作用力的影响。
离子之间的相互作用力较大,通常表现为强烈的静电作用力和氢键等,导致离子液体的分子间距较小,分子在溶剂中的运动受到阻碍,从而加剧了离子液体的粘滞度,使其比一般溶剂的粘度更高。
咪唑类离子液体中的离子键和范德华力的增加也会使分子间的摩擦增加,从而增加了离子液体的粘滞度。
粘度除了受到结构和分子间作用力的影响外,还受到温度和压力等因素的影响。
因此,研究咪唑类离子液体的粘度对于了解其物理性质具有重要的意义。
最后,折射率是描述物质对光的折射能力的物理性质。
咪唑类离子液体的折射率通常介于1.4至1.6之间,与传统有机溶剂和水相比较高。
这是因为离子液体中带电的离子分子与光的相互作用使得光的速度加快,折射率增大。
离子液体的离子结构和成键强度也会影响离子液体的折射率,因为离子结构和离子间作用力的增加会增加离子束缚离子震荡引起的光速改变。
此外,离子液体的温度、浓度和溶剂的氢键等因素也会对折射率产生影响。
研究咪唑类离子液体的折射率可以为其在光学、激光技术等领域的应用提供理论基础。
咪唑类离子液体的合成溶解性及其应用研究解读咪唑类离子液体(Ionic Liquids,简称ILs)是一类具有特殊性质和广泛应用前景的新型溶剂体系。
它由有机阳离子(通常为含有咪唑环结构的阳离子)和对应的无机阴离子组成。
咪唑类离子液体具有以下特性:高热稳定性、低挥发性、良好的电导率、可调控的溶解度和极性、良好的溶解能力等。
这些特性赋予了咪唑类离子液体广泛的应用领域,涵盖了化学工业、能源科学、材料科学等许多领域。
咪唑类离子液体的合成方法非常多样,其中最常用的方法是通过中性有机物和酸碱中和反应得到。
目前最广泛使用的咪唑类离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑和1-烷基-3-丙基咪唑等。
这些咪唑类阳离子可以与各种无机阴离子(如氟离子、氯离子、硫酸根等)组成稳定的离子液体。
咪唑类离子液体在溶解性方面具有较大的优势。
由于其离子特性,咪唑类离子液体能够和多种物质形成复杂的相互作用,从而改变物质的溶解度、稳定性和化学活性。
咪唑类离子液体的溶解能力可调控,可以通过改变离子的结构和组成,调整其溶解度和选择性溶解性。
此外,咪唑类离子液体还可以与不同的溶质发生离子-离子、离子-分子或分子-分子相互作用,进一步调整物质的溶解性。
咪唑类离子液体广泛应用于各个领域。
在化学工业领域,咪唑类离子液体可用作催化剂和溶剂,具有高效、环境友好的特点。
在能源科学领域,咪唑类离子液体可用作电解质,具有良好的导电性、稳定性和溶解性,用于燃料电池、锂离子电池等电池系统的研究和应用。
在材料科学领域,咪唑类离子液体可用作模板剂、溶胶-凝胶剂和涂层剂,用于合成纳米材料、高分子材料等。
此外,咪唑类离子液体还在环境保护、分析化学、生物医药等领域展示出广阔的应用前景。
例如,咪唑类离子液体可用作吸附剂,具有对污染物高吸附能力和可回收性的优点,用于废水处理和环境污染物的吸附。
咪唑类离子液体还可用作萃取剂和分析试剂,用于生物质样品的分离和分析。
此外,咪唑类离子液体在生物医药领域也有广泛应用,用于药物传递、药物储存和生物分子的稳定性研究等。
Pharmacy Information 药物资讯, 2019, 8(3), 43-48Published Online May 2019 in Hans. /journal/pihttps:///10.12677/pi.2019.83005Application of Imidazole Ionic Liquidsin Extracting Active Ingredients inTraditional Chinese MedicineYalan Wang1, Suya Gao1,2*, Miaojie Yang1, Tian Cao1, Yuze Mao1, Dali Tao1, Tangna Zhao1, Jiawen Li1,Rui Wang1, Jiaojiao Wang11College of Pharmacy, Xi’an Medical University, Xi’an Shaanxi2Institute of Medicine, Xi’an Medical University, Xi’an ShaanxiReceived: Mar. 29th, 2019; accepted: Apr. 10th, 2019; published: Apr. 17th, 2019AbstractIonic liquid is new type of green organic solvent. Compared with traditional volatile organic sol-vents, it has many advantages such as good solubility, non-combustible and non-explosive, good controllability, good stability, good safety and environmental protection, and so on. In particular, imidazoles are easy to be synthesized and convenient to be used. In recent years, they have been widely used in chemical industry and medicine. In this paper, the application and advantage of imidazoles ionic liquids are reviewed in extracting effective ingredients from traditional Chinese medicine to provide reference for expanding the application scope of imidazole ionic liquids and optimizing the extraction process of effective components in traditional Chinese medicine.KeywordsImidazole Ionic Liquids, Extraction Method, Active Ingredients, Application咪唑类离子液体在中药有效成分提取中的应用汪亚兰1,高苏亚1,2*,杨妙洁1,曹甜1,毛宇泽1,陶大利1,赵瑭娜1,李佳雯1,王睿1,王皎皎11西安医学院药学院,陕西西安2西安医学院药物研究所,陕西西安收稿日期:2019年3月29日;录用日期:2019年4月10日;发布日期:2019年4月17日*通讯作者。
咪唑类离子液体的合成溶解性及其应用研究解读咪唑类离子液体(ILs)由咪唑阳离子和非配位性阴离子组成,具有广泛的应用潜力。
该类化合物具有低熔点、低挥发性、良好的热稳定性、可调控的溶解度和导电性等特点,因此被广泛应用于催化剂、电化学、溶剂、萃取剂等领域。
咪唑类离子液体的合成可通过离子交换、酸碱中和、合成、阳离子取代等多种方式进行。
咪唑类离子液体的合成溶解性与其结构密切相关,主要受阴离子性质、阳离子结构和弱键相互作用的影响。
例如,羧酸盐类阳离子具有较好的溶解性,而醚类阳离子则具有较差的溶解性。
此外,还可以通过调节碳链长度、引入侧链、改变离子的烷基取代位置等方式来改善其溶解性能。
咪唑类离子液体在催化领域的应用研究尤为突出。
由于其独特的结构和性质,咪唑类离子液体可用作催化剂载体、溶剂和催化反应剂。
咪唑离子液体可以替代传统的溶剂和酸碱催化剂,用于催化反应,如氧化反应、酰化反应、烷基化反应等。
此外,咪唑类离子液体的疏水性还可用于催化剂的固定化,提高反应的选择性和催化效率。
咪唑类离子液体在电化学中也有重要应用。
由于其优异的离子导电性能和电化学稳定性,咪唑类离子液体常被用作电解液、电极材料或电解质添加剂。
咪唑类离子液体可用作电化学电容器、锂离子电池、太阳能电池等电化学器件的电解液。
其良好的电导率和稳定性还使得咪唑类离子液体成为电化学催化反应的理想催化剂。
咪唑类离子液体在萃取领域也有广泛应用。
由于其独特的物理化学性质和选择性提取能力,咪唑类离子液体常被用作溶剂和萃取剂。
咪唑类离子液体可用于分离提取有机化合物、金属离子等。
其调控的溶解度和可调配性还使机械方法(如超声波处理)和电化学方法(如电解液萃取)等萃取过程更加高效和环保。
总结起来,咪唑类离子液体具有独特的结构和性质,广泛应用于催化剂、电化学、溶剂、萃取剂等领域。
其合成溶解性主要与其结构密切相关,并可通过调节结构和性质来改变其溶解性能。
咪唑类离子液体的应用研究尤以催化、电化学和萃取为主,其优异的性能在这些领域具有重要的应用前景。
简单烷基咪唑类室温离子液体与氧气作用的研究
课题研究:杜嘉恩王岳
本课题获得2010年西城区科技创新大赛二等奖
摘要离子液体久置于空气中性状会发生变化。
本文阐释了利用紫外-可见光分光光度计对通入氧气的[Emim]BF4等离子液体进行光谱分析,从而得出上述几类离子液体与氧气的作用效果的结论。
本课题目前只完成了一个初步的反应测定与分析,完成了所需离子液体的合成和溶液的配制,以及一种简单离子液体的与氧气作用的表征。
下一步我们还将对阳离子碳链更长、阴离子带有某些官能团的离子液体与氧气的作用进行测定,并尝试通过构建模型,用计算机通过量子化学计算方法从理论角度证明氧气与离子液体作用的存在,分析得出结论。
关键词离子液体氧气紫外-可见光分光光度
室温离子液体又称为离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等[1]。
离子液体一般是指由含氮杂环正离子和无机负离子构成的,在室温下成液体状态的熔盐。
自20世纪40年代美国两位科学家Frank Hurley和Tom Wier在偶然间发现了离子液体后,20世纪90年代中期以来,离子液体的研究就在全球范围内掀起了热潮,至今方兴未艾[2]。
同时,离子液体尤其是烷基咪唑类离子液体又以其比水更加优良的物化性质使它成为了生产和科研中很好的溶剂替代品。
迄今为止,已合成出200多种烷基咪唑类室温离子液体,并对其取代传统的挥发性有机分子溶剂作为均相催化反应介质以实现清洁生产等方面做了大量研究,目前已在烷基化、Friedel-Crafts反应和烯烃二聚等催化过程中显示出良好的工业应用前景[1,3,4]。
但是上述研究都侧重于离子液体的应用性能,而对离子液体本身的研究比较少。
本课题制备了包括[Bmim] BF4在内的六种简单的烷基咪唑类离子液体,并对其中的部分样品进行了紫外分光光度计测定,最后通过分析紫外光谱得出其与氧气作用的初步结论并提出下一步实验的设想与计划。
1.实验样品合成
1.1实验对象的确立
通过讨论、调查和查找资料,了解到六种应用比较广泛、结构比较简单的室温离子液体,并确立将它们作为研究对象。
具体见表1。
表1 六种离子液体正负离子组成表
阳离子阴离子
[Bmim]+ BF4-
PF6-
[Tf2N]-
[Emim]BF4
PF6-
[Tf2N]-
1.2 主要试剂
N-甲基咪唑,北京化工厂,重蒸;六氟磷酸钾,北京中西试剂公司,分析纯;四氟磷酸钠,国药集团化学试剂有限公司,化学纯;(CF2O2S)2NLi,TCI,分析纯;溴乙烷,天津市大茂化学试剂厂,分析纯,重蒸;1-溴正丁烷,国药集团化学试剂有限公司,化学纯,重蒸;乙酸乙酯,北京化工厂,分析纯,重蒸;无水乙醇,北京化工厂,分析纯。
所用氮气为高纯氮气。
1.3 合成原理和方法
共合成了六种离子液体,均采用两步法合成。
第一步:通过溴代烷烃与N-甲基咪唑的N-烷基化合成溴代双烷基咪唑盐;第二步:通过溴代双烷基咪唑盐与阴离子盐的复分解反应合成最终产物离子液体。
其合成路线如下:
这里以[Bmim] BF4为例详细介绍其合成方法。
1.3.1 原材料的预处理
N-甲基咪唑:加入固体氢氧化钾作为干燥剂,减压旋蒸去掉大部分杂质;溴乙烷:用浓硫酸、水、质量分数10%的碳酸钠溶液依次洗涤,最后用无水氯化钙作干燥剂减压旋蒸掉大部分杂质;乙酸乙酯,直接用蒸馏装置重蒸。
1.3.2 [Emim] Br的合成
反应方程式如下:
取减压蒸馏后的N-甲基咪唑和减压蒸馏后的溴乙烷各0.5mol和重蒸后乙酸乙酯溶剂100ml依次加入250ml三口烧瓶中,通入高纯氮气1min,并在氮气保护气氛下加热搅拌,上方接球形冷凝管至回流。
在55℃反应14h后冷却至室温, 抽滤取出烧瓶下层的近无色粘稠液体,再使其冷却结晶。
真空干燥48h。
1.3.3 [Emim] BF4的合成
反应方程式如下:
准确量取已制取出的[Emim] Br和四氟硼酸钠固体各0.1mol,将四氟硼酸钠溶于150ml 丙酮并确保其全部溶解,最后将溶解后溶液加入[Emim] Br,转移至250ml圆底烧瓶。
常温磁力搅拌24h,多次过滤除去沉淀并旋蒸蒸干丙酮。
真空干燥24h。
1.3.4 [Emim] BF4的检验
两次真空干燥[Emim] Br样品,取少量溶于重水,测定其核磁共振氢谱。
取少量样品,测定其红外光谱。
结果如图1、图2。
图1 [Emim] BF4样品的红外光谱图
图2 [Emim] BF4/D2O样品的核磁共振氢谱图
1.3.5 其他5种离子液体的合成
与[Emim] BF4的合成过程类似,只是另外两种阴离子盐与溴代双烷基咪唑盐的复分解反应中用水作反应体系,常温磁力搅拌24h,最后用蒸馏水洗涤,取上层水用硝酸银试剂检验至无沉淀生成。
测定的核外共振氢谱图与红外光谱图显示,两种六氟磷酸盐样品含少量杂质,其他四种离子液体样品符合纯度要求,只含少量水。
2. [Emim] BF4与氧气作用的研究
2.1 [Emim] BF4纯离子液体与氧气作用的研究
将两份 2.5ml [Emim] BF4样品分别放入参比比色皿和样品比色皿中,通入高纯氮气180s,测定其紫外吸收光谱作为基线。
将样品比色皿取出,通10s氧气,测定紫外吸收光谱。
发现两次测定结果无明显差别,于是改将通氧气时间增加到30s、60s、180s,并进行测定。
但发现由于离子液体黏度大,气泡在里面不易逸出。
考虑到这种现象可能影响实验结果,我们改进测定方法进行研究。
2.2 [Emim] BF4溶于乙醇体系与氧气作用的研究
用分析天平精确称量[Emim] BF4离子液体2.0000g(实际2.0135g)溶于无水乙醇,在10ml 容量瓶中配成2g/10ml溶液。
再用移液管精确量取5.0ml溶液,用无水乙醇在10ml容量瓶中稀释,配制成1g/10ml溶液。
以上述两种浓度溶液为样品池样品,以无水乙醇为参比池样品进行了氧气作用紫外吸收光谱的测定。
首先同时通入高纯氮气180s测定基线,然后向样品池中液体分别通入氧气30s、60s,发现波峰在λ=265nm处稍有左移,但不很明显。
再向样品池通入高纯氮气180s,发现波峰稍有回移,仍然不很明显,且没有回到原始位置。
分析认为离子液体可能与氧气产生了作用,且作用不是完全可逆。
另外,两组不同浓度的离子液体样品测定结果显示浓度较小的一组峰位移动明显于浓度较大的一组。
考虑到测定结果可能由溶剂乙醇引起,又用两份相同浓度的离子液体/乙醇样品、两份无水乙醇样品进行相同的反应测定。
两次测定结果对比显示,乙醇的确与氧气有一定作用,但作用效果与原始组效果不一样,吸收峰位置在λ=220nm处。
3. 初步结论和继续探究与完善课题的设想
烷基咪唑类离子液体与氧气有一定的作用,但对于简单的离子液体作用不很明显,且这种作用不完全可逆。
课题猜想是否对于碳链更长、阴离子含有某些官能团的较复杂离子液体,其与氧气作用效果更明显,课题下一步将以[C12mim][AA]等较复杂离子液体为样品进行相同探究,证实这一猜想。
同时,会尝试通过量子化学计算方法从理论角度证明氧气与离子液体作用的存在。
参考文献
[1] 李汝雄,王建基. 绿色溶剂——离子液体的制备与应用[J]. 化工进展, 2002, (1) : 43-48
[2] 赵东滨,寇元. 室温离子液体:合成、性质及应用[J]. 大学化学,2002,(1): 42-46
[3] 阎立峰,朱清时[J]. 化学通报, 2001, (11): 673-679
[4] Bonhote P, Dias A. [J]. Inorg Chem, 1996, (35): 1168-1178。