离子液体在催化剂制备中的应用
离子液体在化学反应中的应用

离子液体在化学反应中的应用离子液体(Ionic Liquids)是近年来化学界的一大研究热点。
它是一类结构特殊的液体,具有无定形、非晶态、高稳定性和独特的物理化学性质,广泛应用于化学工业、催化反应、材料科学、生物化学、环境保护等领域。
其中,在化学反应中的应用尤为广泛,下面我们对离子液体在化学反应中的应用做一些简单的介绍。
一、离子液体作为溶剂离子液体擅长溶解高分子化合物或化学反应中的催化剂,是很好的反应媒介。
固体催化剂催化反应通常需要将催化剂作为粉末或泥状物加入反应体系中,离子液体中的催化剂可以制备成均匀溶液,大大提高了催化剂的活性和选择性。
例如,用离子液体作为催化剂,对于醇、环氧烷和二元醇三者之间的氧化加成反应,可以在325K条件下,反应铂催化可以达到80%的收率。
离子液体还适用于无水催化反应,的确无水环境中水对反应的影响,道理谁都懂,但还是有些反应即使是在极干燥的条件下,也有水存在,这个时候用离子液体作为反应介质,就能有效地去除水分,从而减少水位对催化活性的影响,提高反应的选择性和收率。
二、离子液体应用于金属催化反应离子液体有很强的与金属离子的配位能力,因此在催化金属反应中应用很广泛。
离子液体可以使催化剂变得更为活泼有效,反应更为快速、降低化合物重排反应和副反应等。
金属离子催化反应,许多都是氧、氮配位进入催化剂的中心,而有些配位基固定的金属离子催化剂往往因反应介质而失效,而离子液体可以很好地解决这个问题,提高反应活性和效率。
三、离子液体应用于生物化学离子液体对生物大分子的溶解性和稳定性非常好,可以提高相容性,促进生物学反应和生物材料制备的发展。
离子液体也可以利用其独特的物性为大分子生物化学定量分析提供更好的解决方案。
由于离子液体的作用机理基本上是由其结构所决定,因此在设计用离子液体作载体的生物活性分子时,可以实现高效和生物选择性的设计,从而最大限度地提高效率。
四、离子液体在化学反应中的其他应用离子液体还有很多其他的应用,例如,离子液体可以帮助通过不同的催化机制,控制反应的化学副产物,实现精细化的工艺控制;离子液体还可以通过光化学反应实现某些特殊化合物的制备和应用,提高生产过程的效率,减少污染物的排放。
离子液体在化工过程中的应用研究

离子液体在化工过程中的应用研究离子液体,也被称为熔盐或液态盐,是一种特殊的液体,其特点是其熔点较低,通常在室温下就呈现液态。
由于离子液体的特殊性质,它们在化工过程中发挥着重要的作用。
本文将从四个方面介绍离子液体在化工过程中的应用研究。
首先,离子液体在催化剂领域中的应用备受关注。
传统催化剂常常受限于溶解性差、活性低和难以回收等问题。
而离子液体具有良好的溶解性和催化性能,可以作为理想的溶剂或反应介质。
离子液体可以被设计成具有高效催化活性的复合催化剂,以实现多相催化反应。
此外,离子液体还能够通过改变其组成和结构来调控催化反应的速率和选择性。
其次,离子液体在化学分离和萃取过程中的应用也是一项重要的研究方向。
由于离子液体具有较低的挥发性和可调控的物理化学性质,它们可用作萃取剂、萃取介质和分离剂,广泛应用于化工领域。
离子液体的高选择性和容易回收的特性使其成为石油提取、金属离子提取和有机合成等过程中的理想分离剂。
再次,离子液体在电化学领域中具有广泛的应用潜力。
离子液体的电导率高、稳定性好以及对电化学反应具有调控性能,使其成为电池、超级电容器、电解液和电化学传感器等器件中的理想介质。
离子液体在电化学反应中可以提供额外的溶剂效果、增强离子传输和扩大电化学窗口,从而改善电化学过程的效率和性能。
最后,离子液体还在绿色化学和环境保护中得到了广泛的应用。
由于其低挥发性和非挥发性的特点,离子液体被广泛应用于替代有机溶剂、可再生能源催化和CO2捕获等领域。
离子液体还可以通过调控其结构和性质,以实现高效能源利用和废物资源化,促进可持续发展和绿色化学的发展。
综上所述,离子液体在化工过程中具有广泛应用的潜力,从催化剂设计到化学分离、电化学和绿色化学等领域。
随着对离子液体性质和结构的进一步研究,我们可以预见离子液体将会在化工工艺中发挥更大的作用,并为实现绿色、高效和可持续的化工产业做出贡献。
离子液体在催化过程中的应用..

河南科技学院新科学院有机合成化学课程论文离子液体在催化过程中的应用院系:新科学院化学工程系专业:化学工程与工艺班级:化工143班学号: ***********名:***2017年5月19日1摘要离子液体具有很多独特的物理、化学性质,正引起人们越来越多的重视,被认为是可以取代传统有机溶剂对环境友好的新型绿色溶剂,在很多领域中有着诱人的应用前景。
【关键词】:离子液体催化剂合成应用引言本文归纳了离子液体的优越性质,介绍了离子液体的分类和制备方法,综述了其作为催化剂在各种化学反应中的应用,并展望了离子液体在该领域中的应用前景。
并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势1 离子液体1.1 离子液体的定义离子液体(Ionic liquids)是完全由离子组成的在低温下呈液态的盐,也称为低温熔融盐,它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子所组成。
离子液体与传统的熔融盐的显著区别是它的熔点较低,一般低于150℃,而传统的熔融盐具有高熔点、高薪度和高的腐蚀性。
根据离子液体的这一性质,可以用它代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。
离子液体的产生可追溯到1914年,当Walden无意间将乙胺与浓硝酸混合时发现所形成的盐-硝酸乙基胺在室温下为液体,这就是第一个离子液体。
1.2 离子液体的分类离子液体的分类比较多,按照阳离子可以分为四类:(1)1,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N'-二烷基取代的咪唑离子,简记为[RR'im]+,例如1-丁基-3-甲基咪唑离子记为[Bmim]+,若2位上还有取代基R'',则简记为[RR''R'im]+,如1,2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为[MM'M''im]+;(2)N-烷基取代的吡啶离子,简记为[RPy]十;(3)烷基季铵离子[NRXH4-x]+,例如[Bu3NMe]+;(4)烷基季磷离子[PRxH4-x]+,例如[Ph3POc]+。
离子液体在催化反应中的应用开发

离子液体的分类
按阳离子分类:咪唑型、吡啶型、 季铵型等
按组成分类:二元、三元、多元离 子液体等
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按阴离子分类:氯离子型、氟离子 型、硝酸根离子型等
按酸碱性分类:酸性、中性、碱性 离子液体等
离子液体在制药领域的应用案例
离子液体在环保领域的应用案例
离子液体在新能源领域的应用案例
结论
离子液体在催化反应中的重要性和意义
对未来研究和发展的建议和展望
深入研究离子液 体在催化反应中 的作用机制,为 设计更高效的催 化剂提供理论支 持。
拓展离子液体在 新能源领域的应 用,如电化学储 能和燃料电池等, 以推动绿色能源 的发展。
特性:不易挥发、不易燃、低毒或无毒、热稳定性好、化学稳定性高、催化活性高
离子液体的制备方法
离子液体的合成方法:通过加热反应、溶剂热法、微波辅助合成等手段制备离子液体。
离子液体的纯化方法:采用真空蒸发、精馏、重结晶等方法对离子液体进行纯化处理。
离子液体的表征手段:通过元素分析、红外光谱、核磁共振等手段对离子液体进行表 征。
离子液体在催化 反应中的作用
离子液体作为催化剂载体
离子液体在有机合成中的应用
离子液体在环保领域的应用
离子液体在生物领域的应用
离子液体在催化 反应中的优势和 挑战
离子液体在催化反应中的优势
离子液体在催化反应中面临的挑战
未来发展方向和前景
离子液体在催化 反应中的实际应 用案例
离子液体在石油化工领域的应用案例
离子液体在催化反应中 的应用开发
离子液体作为催化剂的性质及其应用研究

离子液体作为催化剂的性质及其应用研究离子液体作为一种新型催化剂已经受到广泛的关注和研究。
离子液体具有独特的化学结构和性质,能够在催化反应中发挥出独特的催化效果。
本文将介绍离子液体作为催化剂的性质及其应用研究。
离子液体的特性离子液体是一类具有特殊化学结构的新型液体。
与传统有机溶剂相比,离子液体更加稳定且温度稳定性更好,能够有效地在反应过程中催化。
与大多数传统溶剂不同的是,离子液体中的阳离子和阴离子之间的相互作用比分子间相互作用更强烈,导致离子液体具有非常低的挥发性和热稳定性。
同时,由于离子液体中离子之间的相互作用,离子液体的电导率比传统有机溶剂要高得多。
这种高电导率使离子液体在电化学和催化反应中具有独特的作用。
此外,离子液体中的阳离子和阴离子的组合可以被设计为拥有不同的性质,以满足特定的催化反应需求。
离子液体作为催化剂的优点离子液体作为催化剂具有以下优点:1. 高催化活性和选择性:由于离子液体中阳离子和阴离子之间的相互作用以及对溶解剂中离子的定向作用,离子液体的选择性和催化效率比传统催化剂更高。
2. 高反应速率:离子液体具有高电导率和离子活性,可以加速催化反应的速率,相对于传统有机溶剂可以大大降低反应时间。
3. 良好的热稳定性:离子液体的热稳定性比传统有机溶剂更高,使得离子液体能够在高温条件下发挥出更好的催化效果。
4. 良好的稳定性和再生性:离子液体不会蒸发或分解,因此可以在反应后进行回收,使得离子液体具有良好的循环利用性。
离子液体作为催化剂的应用研究离子液体在催化领域的应用研究得到了广泛的关注。
离子液体中的阳离子和阴离子的组合可以被设计为拥有不同的性质,以满足特定的催化反应需求。
以下是离子液体在催化领域的具体应用:1. 多相催化反应:离子液体可以作为多相催化剂,促进氧化还原反应,甚至是有机反应。
离子液体的催化剂为多相反应提供了新途径,重要应用包括C-C键的形成和烯烃加氢。
2. 环化反应:通过加强反应体系的溶解能力,离子液体促进了许多有机合成反应,如环化反应、烷基化反应和烯基化反应等。
离子液体作为催化反应介质的应用研究

离子液体作为催化反应介质的应用研究离子液体是20世纪最重要的新型绿色溶媒之一。
它的独特结构和性质使得离子液体在许多领域中得到了广泛应用,特别是在化学领域中。
由于离子液体极少挥发、可重复再生、高化学稳定性和热稳定性,因此被广泛应用于有机合成中。
而催化反应是其中最重要的应用之一。
1. 离子液体催化反应介质的优点使用离子液体作为催化反应介质的优点非常明显。
首先,离子液体具有高化学稳定性和热稳定性,这正是许多传统有机溶剂所不具有的。
其次,离子液体具有较高的热导率和热容量,这有利于催化反应中生成的热量的迅速传递和分散。
再次,离子液体对很多气体尤其是CO2的溶解度较高,这也为催化反应的进行提供了条件。
总体来说,离子液体可以为催化反应提供一个相对温和的环境,并且可以节约原料、消耗较小的催化剂、产生较少的污染物和副产物。
因此,离子液体是一种优秀的催化反应介质。
2. 铜离子液体催化反应的应用离子液体铜催化反应广泛应用于一些重要的反应,如环状异构化反应、有机氧化反应和有机合成反应等。
其中,环状异构化反应是一种重要的反应和制备有机物的方法,其中的铜离子液体催化反应是目前获得环状异构体的最好方法之一。
铜离子液体催化环状异构化反应可以在温和的反应条件下,高效地制备手性环状化合物。
此外,铜离子液体催化有机氧化反应和有机合成反应,也是主要的应用之一。
由于铜离子液体催化的反应可以用温和的条件,而且生成较少的废弃物和副产物,因此其在有机合成中的应用前景广阔。
3. 铁离子液体催化反应的应用铁离子液体催化反应是另一种广泛应用的催化反应。
铁离子液体催化反应具有很高的选择性和反应活性,可以用于合成各种高附加值的有机化合物,在工业化生产中具有广泛的应用前景。
其中,铁离子液体催化的氧化反应和亲核取代反应,是其最具代表性的应用之一。
铁离子液体催化的氧化反应可以在相对温和和局部氧化的条件下制备高附加值的有机化合物,而亲核取代反应则可以用该反应制备高附加值的有机化合物。
离子液体在化学分析与制备中的应用与前景

离子液体在化学分析与制备中的应用与前景随着科技的不断进步,离子液体作为一种特殊的液体材料,逐渐被广泛应用于化学分析与制备领域。
离子液体具有独特的物理化学性质和结构稳定性,使其在化学反应、催化剂、溶剂和电化学等方面具有广阔的应用前景。
首先,离子液体在化学分析中的应用越来越受到重视。
传统的溶剂在某些化学分析中存在着很多问题,例如挥发性大、毒性高等,而离子液体作为一种绿色溶剂,具有较低的挥发性和毒性,能够有效地降低环境污染和操作风险。
离子液体还具有较高的溶解能力和抗氧化性,能够更好地溶解和保护分析物质。
此外,离子液体还可以通过改变其组成和结构来调控其溶解度、极性和粘度,从而实现对离子液体溶液的精密控制,提高分析的准确性和灵敏度。
因此,离子液体在化学分析领域的应用前景非常广阔。
其次,离子液体在化学制备中的应用也呈现出巨大的潜力。
离子液体具有良好的导电性和稳定性,可以作为优良的催化剂载体,广泛应用于液相催化反应中。
离子液体还可以作为反应介质,提供较高的溶解度和选择性,促进化学反应的进行。
另外,离子液体具有可调控的界面性质,可用于催化剂的修饰和表面活性剂的替代。
离子液体还可以与其他材料相结合,形成复合材料,拓展更多的应用领域。
因此,离子液体在化学制备领域的研究和应用前景非常广阔。
除了上述的应用领域,离子液体还在电化学、能源储存等方面展现出潜在的应用价值。
由于离子液体具有较宽的电化学窗口和较高的电导率,可以作为电解质、导电薄膜和电极材料等,在电化学反应和电化学储能中发挥重要作用。
离子液体还可以与纳米材料相结合,形成复合材料,用于制备超级电容器、锂离子电池等高性能能源储存装置。
此外,离子液体还可以用于电化学传感器的制备,提高传感器的灵敏度和选择性。
可见,离子液体在电化学和能源储存方面的应用前景非常广阔。
综上所述,离子液体在化学分析与制备中的应用与前景十分广阔。
离子液体具有独特的物理化学性质和结构稳定性,使其在化学反应、催化剂、溶剂和电化学等方面都具有重要的作用。
离子液体在光催化剂制备中的应用

2016年2月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y第4期收稿日期:2016-01-08作者简介:徐 鑫(1991—),女,安徽理工大学地球与环境学院硕士研究生。
徐鑫,葛建华,张萍萍,胡友彪(安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南232001)摘要:指出了离子液体因具有熔点低、蒸汽压低、导电性良好等优点而被认为是新一代的“绿色溶剂”,受到人们广泛的关注和研究。
目前,离子液体已经被开发应用到电化学、有机合成、无机合成等诸多领域。
介绍了离子液体的合成方法,并针对其在光催化剂制备中的应用的研究进展进行了阐述,也对离子液体的进一步发展进行了展望。
关键词:离子液体;绿色溶剂;光催化剂制备中图分类号:T Q 426 文献标识码:A文章编号:1674-9944(2016)04-0194-021 引言离子液体(I o n i c l i q u i d s )是在低温下呈液态的盐,它只由离子构成,一般包含无机阴离子和有机阳离子,也被称为室温熔融盐(R o o m -t e m pe r a t u r e m o l t e n -s a l t s )[1]。
其独特的成分构造使得它具有溶点低、蒸汽压不明显、导电性良好、稳定性良好等优点,被认为是新一代的“绿色溶剂”,可以完美替代传统挥发性溶剂,在有机合成、无机合成、电化学、有机化学等领域显示出良好的应用前景。
光催化技术是通过光催化剂在适当光波的辐射下,将污染物催化生成对环境和人类无毒无害的产物,目前已证实其在污染物处理等多方面具有良好的应用前景。
与其他方法对比,该方法具有能量消耗低、环境友好、工艺过程简单、不形成二次污染等优势,被认为是解决能源问题和环境污染最具潜能的技术方案之一。
如何开发新型高效环保的光催材料已成为光催化领域的一个重要的研究方向,也是实现光催化剂大规模应用的关键点。
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离子液体在催化剂制备中的应用摘要:离子液体具有很多独特的物理、化学性质,正引起人们越来越多的重视,被认为是一类可以取代传统有机溶剂对环境友好的新型绿色溶剂,在很多领域中有着诱人的应用前景。
本文归纳了离子液体的优越性质,介绍了离子液体的分类和制备方法,综述了其作为催化剂在各种化学反应中的应用,并展望了离子液体在该领域中的应用前景。
同时,还对离子液体的固定化方法进行了评述,并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势。
关键词:离子液体,催化剂,合成,应用,固定化1 前言1.1 离子液体的定义离子液体(Ionic liquids)是完全由离子组成的在低温下呈液态的盐,也称为低温熔融盐,它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子所组成。
离子液体与传统的熔融盐的显著区别是它的熔点较低,一般低于150℃,而传统的熔融盐具有高熔点、高薪度和高的腐蚀性。
根据离子液体的这一性质,可以用它代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。
离子液体的产生可追溯到1914年,当Walden无意间将乙胺与浓硝酸混合时发现所形成的盐-硝酸乙基胺在室温下为液体,这就是第一个离子液体[1]。
1.2 离子液体的分类离子液体的分类[2]比较多,按照阳离子可以分为四类:(1)1,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N'-二烷基取代的咪唑离子,简记为[RR'im]+,例如1-丁基-3-甲基咪唑离子记为[Bmim]+,若2位上还有取代基R'',则简记为[RR''R'im]+,如1,2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为[MM'M''im]+;(2)N-烷基取代的吡啶离子,简记为[RPy]十;(3)烷基季铵离子[NR X H4-x]+,例如[Bu3NMe]+;(4)烷基季磷离子[PRxH4-x]+,例如[Ph3PO c]+。
图1-1 离子液体中常见的正离子结构根据阴离子的不同,离子液体可分为二类:(1)卤化盐+AlCl3型(其中Cl也可用Br代替),如1-乙基-3-甲基咪唑氯代铝酸盐([emim]Cl-AlCl3),其缺点是对水极其敏感,要在真空或惰性气氛下进行处理和研究,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中的化学反应有决定性的影响;(2)非卤化盐+AlCl3型(又称为新离子液体)的阳离子多为烷基取代的咪唑离子,阴离子为BF4-、PF6-、NO3-、ClO4-、CH3COO-、CF3COO-等,许多品种对水和空气稳定,如1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)以及NO3-、ClO4-为阴离子的离子液体要小心爆炸,尤其是在干燥的时候。
1.3 离子液体的性质[3,4]离子液体是近年来绿色化学的研究热点之一,因为离子液体在工业有机化学的清洁合成方面显示出潜在的应用前景。
例如,传统的Friedel-Crafts烷基化反应在80℃下反应8h,得到产率为80%的异构体混合物,采用离子液体,同样的反应在0℃下反应30s 得到产率为98%的单一异构体。
除了它们所表现出的高活性、高选择性外,离子液体还具有如下优点:(1)具有较宽的稳定温度范围。
通常在300℃范围内为液体,有利于动力学控制;在高于200℃时具有良好的热稳定性和化学稳定性。
(2)具有良好的溶解性能。
它们对无机和有机材料表现出良好的溶解能力。
(3)通过对阴、阳离子的合理设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性,并且其酸度可调至超酸。
(4)易于与其它物质分离,可以循环利用。
(5)稳定、不易燃、可传热、可流动。
(6)制备简单。
如[BMIM]Cl/AlCl3,可由商业成品甲基咪唑和卤代烷直接合成中间产物,再与含有目标阴离子的无机盐反应生成相应的离子液体。
(7)具有较弱的配位趋势。
2 离子液体的合成方法离子液体的合成基本上有两种方法:直接合成法和两步合成法。
直接合成法就是通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体。
其优点是操作简便而且经济,没有副产物,产品易纯化,如硝基乙胺离子液体就是由乙胺的水溶液与硝酸中和反应制备。
如果难以直接得到目标离子液体,就须用两步合成法。
首先,通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐([阳离子]X型离子液体);然后用目标阴离子Y-置换出X-离子或加入L酸MXy来得到目标离子液体,通常将一些离子液体混合是开发具有更好性能以及低共熔点的新型离子液体的一种方法。
2.1 直接合成法(1)中和法:文献报道了用叔胺与酸生成离子液体的方法,简称中和法。
反应一步完成,因为没有副产物,产物提纯简单,但是季铵离子液体上少1个烷基多1个氢。
用这种多方法己经合成超过100种离子液体,如[Emim][OTf]熔点为8℃,[mim][BF4]熔点为-5~9℃。
(2)叔胺与酯反应:文献报道用叔胺与酯反应生成季铵类离子液体的方法,限负离子为OTf的离子液体,如mim+ROTf=[Rmim][OTf]在l,1,l-三氯乙烷等溶剂中进行。
(3)一锅法:文献阐述了一锅制法,甲醛、甲胺、乙二醛、四氟硼酸、正丁基叔胺一锅反应制得离子液体混合物,其中[BBim][BF4]占41%,[Bmim][BF4]占50%,[Minim][BF4]占9%。
通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。
硝基乙胺离子液体可以由乙胺的水溶液与硝酸中和一步合成。
通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1-丁基-3-甲基咪唑盐[Bmim][CF3SO3],[Bmim][Cl]等[5]。
2.2 两步合成法在两步法中的合成的时候,第一步是先将叔胺类与卤代烷反应生成季铵类的卤化物,第二步再将卤负离子交换为所要的负离子。
第一步:季铵的卤化物盐合成先由叔胺类与卤代烃合成季铵的卤化物盐,例如[Emim][Cl]的合成:Mim+EtBr=[Emim][Cl]反应需有机溶剂、过量的卤代烃,加热回流数小时后,反应完要用旋转蒸发仪除去有机溶剂剩余的卤代烃。
叔胺Rim亦可用im+NaOEt+RX反应制得。
文献报道了美国学者的研究,将这一步改在家用微波炉中进行,快速有效,一步完成,不用溶剂,反应物料用量为等摩尔,只要不到1h即可完成。
第二步:离子交换(1)AlCl3类离子液体:AlCl3类离子交换只需将季铵的卤化物盐与AlCl3按要求的摩尔比混合即可,如[Emim][Cl]与AlCl3混合为放热反应,应缓慢分别将两种固体分批加入,以免过热。
文献报道了[C n mirn][AlCl4](n=4、6、8)用微波加热制备的方法,只要几分钟即可,不用微波加热则要加热数小时(C原子数为4以上)。
(2)非AlCl3类离子液体:有Ag盐法(AgCl)、非Ag盐法(LiCl,HCl)、离子交换树脂法(限水溶性的)等。
非AlCl3离子液体最先是用Ag盐法(AgCl),反应如下:[Emim][Cl]+AgBF4=[Emim][BF4]+AgCl所用溶剂可以是甲醇或者是甲醇与水的混合物等。
AgCl沉淀析出,过滤除去,剩余液相利用旋转蒸发仪除去溶剂即可。
Ag盐法要用AgO先与酸反应制得AgBF4,成本较贵。
经选择反应溶剂,可以用非Ag盐法如LiCl,NH4Cl等不溶的溶剂,即可沉淀分离。
也可以用微波加热制备的方法。
文献报道用[Emim][Cl]+HBF4制备[Emim][BF4]的方法,反应混合物加热到130℃下干燥数小时,可以避免Ag盐产生的AgBF4等杂质。
文献报道了用离子交换法制备离子液体,卤化盐与应是可以溶解的,用传统的离子交换树脂将卤负离子交换掉。
3 离子液体液相催化的优点和缺点在离子液体参与的诸多液相反应中,离子液体的作用大致可以分为二类:一类是作为绿色反应溶剂。
利用其对反应底物及有机金属催化剂特殊的溶解能力,使反应在离子液体相中进行,同时又利用它与某些有机溶剂互不相溶的特点,使产物进入有机溶剂相,这样既能很好地实现产物的分离,又能简单地通过物理分相的方法实现离子液体相中催化剂的回收和重复利用[6]。
另一类是功能化离子液体[7](Task specific ionic liquid),即离子液体除了作为绿色反应介质外,同时也用作反应的催化剂。
如利用离子液体固有的Lewis酸性来催化酯化反应[8]、付氏烷基化反应[9]等;或有目的地合成具有特殊催化性能的催化剂,如Mj等[10]将含有羟基的咪唑基与十六烷基吡啶键合,合成一类新的离子液体,用于催化Baylis-Hillman反应等。
离子液体参与的两液相催化反应几乎涵盖了所有的有机化学反应类型,如氧化、氢化、聚合、Friedel-Crafts烷基化/酰基化、Diels-alder加成、MizomkiHeck、Ziegle-Natta 反应等;其负载的催化剂也几乎囊括了所有用于有机反应的金属催化剂,对这方面的研究国内外已有相当详细的综述[11-12]。
可以看出,在离子液体参与的这些反应中,离子液体不仅是作为绿色反应介质或催化剂,而且由于其结构的“可设计”性,选择合适的离子液体往往可以起到协同催化的作用,使得催化活性和选择性均有所提高[13]。
这种协同作用可能的产生机理可归为如下4点:①催化反应所生成的产物不溶于离子液体相,在反应过程中直接沉淀出来或被萃取到有机相,从而加快了反应的进行[11,14];②离子液体特定的空间结构使得溶于其中的催化剂的配体发生变化,从而提高催化活性和选择性[15];③离子液体的存在使得反应条件变得温和,从而有利于反应的进行[16];④Lewis酸溶于特定酸性离子液体使其酸性增强,从而增强其催化活性[17]。
尽管离子液体在两液相催化反应中具有上述诸多优势,但其局限性也是相当明显的:①离子液体在有机溶剂中或多或少地溶解,这将导致离子液体的损失,同时,离子液体对反应物或产物的溶解也会导致离子液体的黏度降低、颜色加深而逐渐难以重复使用;②有机溶剂对有机金属催化剂也会有一定的溶解性,使得金属催化剂在重复使用过程中也会出现不同程度的流失而影响催化活性;③离子液体所固有的高黏度也会产生传质阻力,从而对反应速率造成一定影响;④目前离子液体价格相对昂贵,直接影响了其商业化应用。
4 离子液体在催化领域的应用离子液体能够催化烷基化反应,其表现出的Lewis、Bronsted、Franklin酸及超强酸酸性,可有效替代硫酸、氢氟酸、AlCl3等作为催化剂进行酸催化过程。
离子液体作为催化剂没有腐蚀性,易于循环使用。
4.1离子液体催化C4烷基化异丁烷与各种烯烃进行烷基化反应,生成高辛烷值汽油调和组分是重要的烷基化工业应用。
该工艺生产的烷基化汽油辛烷值高、蒸气压低、燃烧热高、燃烧清洁,是航空汽油和车用汽油的理想添加剂。
但传统无机催化剂的缺点是存在着严重的设备腐蚀和环境污染等问题。