离子液体的分类‘合成与应用
离子液体的合成及其在有机合成中的应用
离子液体的合成及其在有机合成中的应用一、本文概述离子液体是一种特殊的液态盐，具有独特的物理化学性质，如高离子导电性、低蒸汽压、良好的热稳定性、宽的电化学窗口和可设计性等。
这些特性使得离子液体在有机合成中展现出广阔的应用前景。
本文旨在探讨离子液体的合成方法及其在有机合成领域中的应用。
我们将详细介绍离子液体的合成方法，包括通过酸碱中和反应、季铵化反应、离子交换反应等合成不同类型的离子液体。
我们还将讨论如何通过调控离子液体的阴阳离子组成和结构，优化其性能以满足不同应用需求。
我们将综述离子液体在有机合成中的应用。
离子液体可以作为溶剂、催化剂和反应介质，在多种有机合成反应中发挥重要作用。
例如，离子液体可以用于提高有机反应的速率和选择性，实现绿色合成和节能减排。
离子液体还可以用于合成具有特殊结构和功能的有机化合物，如手性分子、高分子材料和纳米材料等。
我们将对离子液体在有机合成中的优势和挑战进行总结，并展望其未来的发展方向。
离子液体作为一种新型绿色溶剂和催化剂，在有机合成中具有广阔的应用前景。
然而，离子液体的成本、稳定性和毒性等问题仍需解决。
因此，未来的研究将集中在开发新型离子液体、优化其合成方法和拓展其应用领域等方面。
通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个关于离子液体合成及其在有机合成中应用的全面而深入的理解，为离子液体在相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、离子液体的合成离子液体，作为一种独特的溶剂和反应介质，近年来在化学领域引起了广泛的关注。
离子液体的合成是其在各种应用中使用的基础，涉及到了多种化学原理和合成技术。
离子液体的合成主要可以分为两类：一步合成法和两步合成法。
一步合成法是通过一步化学反应直接生成离子液体，这种方法通常适用于那些离子液体组分之间反应活性较高，且不易发生副反应的情况。
两步合成法则首先合成离子液体的阳离子或阴离子前驱体，然后再通过离子交换或酸碱中和等反应得到目标离子液体。
这种方法在合成复杂离子液体时更为常见。
离子液体的合成及其应用
离子液体的合成及其应用1离子液体简介离子液体(ionic liquids，ILs)又称为室温离子液体(room temperature ionic liquid)、室温熔融盐( room temperature molten salts)、有机离子液体等是指仅由离子组成在室温或低温下为液体的盐。
与传统的有机试剂相比，离子液体具有无毒、几乎没有蒸汽压、热稳定、易于回收处理等优点，并且对有机物、无机物、金属配合物均有良好的溶解能力。
离子液体完全是由阴阳离子通过静电作用组成的，在理论上能够合成的离子液体数目可能上百亿，到目前为止，已经报道的离子液体就有1800多种。
尽管离子液体种类繁多，但是组成离子液体的阴阳离子是有限的。
当前研究的离子液体阳离子主要有四类（图1-1）：烷基取代的咪唑离子、烷基取代的吡啶离子（如[Bupy]+）、烷基季铵离子[NR4]+、烷基季磷离子[PR4]+，其中研究最多的是以烷基取代的咪唑离子，如1-乙基-3-甲基咪唑离子[EMim]+，1-丁基-3-甲基咪唑离子[Bmim]+。
图1-1 四类阳离子结构式阴离子种类较多，现已报道的有近百种。
主要分成两类，一类是多核阴离子，如Al2Cl7－、Fe2Cl7－、Sb2F11－、Cu2Cl3－；这类阴离子是由相应的酸制成的，一般对水和空气不稳定；另一类是单核阴离子，如BF4－、PF6－、NO3－、CH3COO－、SbF6－、ZnC13－、N(CF3SO2)2－、CH3SO3－等，这类阴离子是碱性的或中性的。
由各种阳离子和阴离子的不同组合，可以得到一系列性质不同的离子液体。
2离子液体的合成方法其中传统的离子液体合成方法主要是两种：直接合成法和两步合成法．（1）直接合成法通过酸碱中和反应或季胺化反应一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产物易纯化．具体制备过程是：中和反应后真空除去多余的水，为了确保离子液体的纯净，再将其溶解在乙腈或四氢呋喃等有机溶剂中，用活性炭处理，最后真空除去有机溶剂得到产物离子液体。
离子液体的分类、合成与应用
离子液体的分类、合成与应用离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有独特的物理和化学性质，在许多领域中有着广泛的应用。
本文旨在介绍离子液体的分类、合成与应用，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
离子液体是指全部由离子组成的液体，具有良好的导电性、稳定性和可设计性。
离子液体在科学领域中有着广泛的应用，如催化剂、电化学、材料科学等。
本文将重点介绍离子液体的分类、合成与应用。
离子液体可以根据不同的阳离子和阴离子进行分类。
根据阳离子的类型，离子液体主要分为以下几类：烷基咪唑离子液体：这类离子液体具有较高的熔点和良好的热稳定性，是应用最广泛的离子液体之一。
吡啶鎓离子液体：这类离子液体具有良好的化学稳定性和较高的粘度，适用于高温下的催化反应。
季铵盐离子液体：这类离子液体具有较低的熔点和较高的电导率，适用于电化学领域。
季膦盐离子液体：这类离子液体具有较高的稳定性和低毒性，适用于食品和医药等领域。
根据阴离子的类型，离子液体也可以分为以下几类：氯离子型离子液体：以氯离子为阴离子的离子液体，具有较低的熔点和较高的电导率。
溴离子型离子液体：以溴离子为阴离子的离子液体，具有较高的稳定性和良好的溶解性。
氟离子型离子液体：以氟离子为阴离子的离子液体，具有极高的稳定性和低表面张力。
磷酸根型离子液体：以磷酸根为阴离子的离子液体，具有较高的粘度和良好的热稳定性。
选择合适的阳离子和阴离子：根据需要选择合适的阳离子和阴离子，以满足对离子液体的性质和应用要求。
合成阳离子：将选择的阳离子进行化学合成，得到目标阳离子。
合成阴离子：将选择的阴离子进行化学合成，得到目标阴离子。
合成离子液体：将合成的阳离子和阴离子在一定的条件下混合，得到目标离子液体。
影响离子液体合成的因素有很多，如反应温度、反应时间、溶剂种类和浓度等。
在实际合成过程中，需要对这些因素进行优化和控制，以保证合成的离子液体具有优良的性质和稳定性。
离子液体在许多领域中有着广泛的应用，其主要应用领域包括：催化反应：离子液体可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和选择性。
离子液体的高效应用
离子液体的高效应用离子液体被称为“第四代溶剂”，是一种无机盐和有机盐的混合物，具有独特的物理和化学性质。
相对于传统溶剂，离子液体在化学催化、分离纯化、能源储存等领域具有更高的效率和更广泛的应用。
一、离子液体的起源及基本性质离子液体是20世纪80年代初在瑞士首次合成，并在1990年代初被称为“离子液体”的一种新型溶液。
它具有非常低的蒸汽压和热稳定性，在高温高压下也具有较好的稳定性。
离子液体分为阳离子和阴离子，且二者都可以进行结构修饰和功能化，根据阴离子和阳离子的不同组合形式，离子液体具有不同的物理和化学性质，在液-液分离、催化反应、化学分析、能源存储等领域具有广泛的应用价值。
离子液体的主要特点如下：1. 良好的热力学性能：离子液体常温下基本不挥发，相对密度大，熔点和沸点低，且其热容比水大，热扩散系数小，因此对热溶液或易受热的物质有良好的稳定性。
2. 良好的溶解性和反应性：由于离子液体在极性上的表现具有天然的优势，使其具有更大的溶解度和更广泛的化学反应性，适用于诸如化学催化、生物分子反应的领域。
3. 生态可持续性：离子液体不含可挥发性有机物，极少挥发，与水混合无害，这使得其在环境友好性方面具有很大的优势。
二、离子液体在化学催化领域中的应用离子液体在化学催化领域中的应用非常广泛。
首先离子液体是一种独特的溶剂，在催化反应中可以作为反应溶剂或催化剂载体，其特殊的物理和化学性质可以有效提高固/液或气/液反应效率，从而提高化学反应的速率和选择性。
离子液体在无机化学中也有很好的应用，例如，可以利用离子液体作为电化学反应介质，促进电化学反应的发生。
此外还可以利用离子液体为杂化化学催化剂提供平台结构，提高杂化催化剂的催化活性和稳定性，从而扩大催化剂的应用范围。
三、离子液体在分离纯化领域中的应用离子液体作为一种绿色的溶剂，在分离纯化领域中也有良好的应用。
事实上，离子液体除了可以作为溶剂外，还可以作为萃取剂、离子交换剂、反渗透膜等方式来进行分离纯化，尤其适用于一些硬溶质、挥发性有机溶剂、有机合成反应中几乎不能用传统溶剂分离等场合。
离子液体分类、发展及应用研究综述
• 人们普遍认为，离子液体有可能作为环境友好的 溶剂，而替代传统易挥发的有机溶剂，在催化、 有机合成、萃取分离、电化学 、以及纳米材料、 分子自组装、胶体界面等诸多领域发挥重要的作 用。离子液体也因其“绿色性”、“可设计性” 以及“多样性”而备受人们青睐。同时，离子液 体还可用于其他方面如作为万能润滑剂、增塑剂 和质谱的基质等。
四.前景展望
离子液体作为一种新型的绿色材料和介质，在 化工、生物质能源、材料和分离等领域展示了良好 的发展前景。但目前对离子液体本质和规律的认识 还 不够深人，尚未形成系统的科学理论体系。由 于离 子液体优越的物理和化学性能，激励着学术 界和工 业界都在期盼离子液体大规模替换传统溶 剂的一次 革命。我们有理由相信，离子液体功能 化赋予自身的物理／化学等特性是无限的，因此， 其在应用领域发展的机遇和潜力也是深远的。
5.核燃料后处理中的应用
离子液体作为"新一代绿色溶剂"在核燃料后处理中具 有广阔的潜在应用前景。离子液体可以替代易挥发的有 机溶剂用于水法后处理萃取分离放射性核素,也可以替代 强腐蚀性的高温熔盐用于干法后处理电解回收金属离子。
6.在黄铜矿湿法冶金中的应用
开发出对矿物适应性强、能耗低、排放少、能在低温 低压条件下操作的新型绿色工艺是黄铜矿湿法冶金工作 者的迫切任务。离子液体的应用为开发黄铜矿的绿色浸 出工艺提供了可能。 离子液体作为新型绿色溶剂具有各 种优越性质及其在湿法冶金领域中的应用潜力。
二.离子液体的发展
20世纪90年代末,兴起了离子液体的理论和应 用研究的热潮。离子液体的无味、无恶臭、无 污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反 复多次循环使用、使用方便等优点，是传统挥 发性溶剂的理想替代品，它有效地避免了传统 有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安 全以及设备腐蚀等问题，为名副其实的、环境 友好的绿色溶剂。适合于当前所倡导的清洁技 术和可持续发展的要求,已经越来越被人们广泛 认可和接受。
化学中的离子液体的合成与应用
化学中的离子液体的合成与应用离子液体是一种特殊的液体，在化学中应用广泛，比如催化剂、分离剂、溶剂等，甚至可以成为新型电池、传感器和涂料的组成部分。
它还可以用来替代钠离子或硫酸盐成为新型的高温液体电池，这些设备在电子业和其他领域的发展中有很大的潜力。
本文将对离子液体的合成和应用进行介绍。
一、离子液体的合成离子液体是一种无定形的离子固体，通常由阳离子和阴离子组成。
离子液体的合成一般包括两个步骤：首先是产生阳离子和阴离子，然后将它们混合起来以形成液体。
1.产生阳离子和阴离子离子液体通常是通过使用氧化物或盐类来产生阳离子和阴离子的。
这些物质可以通过直接加热或化学反应来产生离子，并且可以进行化学处理以达到所需的阳离子和阴离子浓度。
这些离子也可以通过电解合成的方法产生。
2.混合阴阳离子在获得所需的阳离子和阴离子之后，通常将它们混合在一起以形成离子液体。
为了获得高质量的离子液体，通常需要在混合之前使用特定的溶剂对阳离子和阴离子进行处理，以防止它们产生反应或失去活性。
二、离子液体的应用离子液体是一种具有独特物理和化学性质的流体，可以作为传统有机溶剂的替代品。
离子液体的应用范围广泛，涵盖了化学、材料、工程、医学、环境保护和能源等领域。
以下是离子液体在一些应用领域中的具体应用。
1.催化剂离子液体可以被用作催化剂、反应介质和催化前体。
离子液体作为催化剂的优点之一是其高效性和选择性，也因此在许多领域中得到了广泛应用。
同时，离子液体也可以减少反应中的污染物产生。
2. 能源储存离子液体的应用在高温电池、太阳能电池、燃料电池等领域得到了广泛的研究。
例如，离子液体可以作为新型液体燃料电池中的电解质，这些电池具有高效能和低气体污染的优点。
其次，离子液体可以作为锂电池中电解质的替代品而被广泛应用。
3.分离剂在化工生产中，离子液体可以被用作分离剂。
相比于传统的有机溶剂，离子液体可以提供更高的分离效果和选择性，同时也可以提高生产效率并减少产生的二氧化碳等排放物。
离子液体的
在电化学电容器方面的应用
电化学电容器不依赖化学反应，而是利用电极/电 解质界面的双电层快速充放电原理，用比表面高的 多孔电极能贮存较多的电能，它主要用浸渍导电聚 合物的各种类型的碳材料和金属氧化物作F/g电极 材料，用水溶液、非水溶液和固体聚合物作电介质 。非水溶液在电容器中的使用是广为人知的，它能 得到宽的电化学窗口，从而增加电容器的能量密度 。以中性的离子液体作电介质的双层电容器已见报 道高， 比离 表子 面液 的体 碳采材用料，EM电IC压/A大lC于l3中3V性，溶电液容，值电1.极7F选(或用 1.3/g)，的特点
* 蒸汽压非常小，不易挥发，不易燃，不易爆，毒性小 * 熔点低，液态范围宽，化学和热稳定性好 * 溶解性很好，能溶解许多有机物 * 导电性好，电化学窗口宽 * 价格便宜，容易制备且后处理简单能循环使用 * 具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大
离子液体的运用
离子液体在电化学的应用 在化学反应中的应用 离子液体在分离中的应用 气体吸附的应用
在抗静电方面的应用
将枫树和松树的表皮分别浸润或涂刷上 [bmim]BF4、[bmim]PF6、[bmim]C1、 [emim]BF4和[emim]PF6离子液体，研究 发现经离子液体处理过的木材表面电阻 和体积电阻都符合ASTM标准，且这些离 子液体都可以作为枫树和松树有效的抗 静电剂，并发现松树比枫树有更低的电 阻和更高的抗静电能力。
离子液体的合成及其应用
内容简介
* 离子液体及其性质 *离子液体的合成 * 离子液体的应用 * 展望
离子液体
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。
按酸碱性不同可分：
酸性离子液体 中性离子液体 碱性离子液体
离子液体合成,表征及应用
电化学窗口
离子液体电化学稳定电位窗口对其电化学应 用也非常重要。电化学稳定电位窗口就是离子液 体开始发生氧化反应的电位和开始发生还原反应 的电位的差值 。
离子液体的应用
分离过程
电化学 化学反应
离子液体的应用
在分离过程中的应用
（1）美国Alabama大学Roger领导的小组研究了苯的衍生 物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等在离子液体相 [bmim] PF6与水相中的分配系数，并与其在辛醇/水间的分配进行 比较，两者有对应关系。 若用离子液体萃取了低挥发性有机化台物，则可用 超临界流体从离子相中除去，离子液体不会污染萃取相和 被萃物。
离子液体的应用
在电化学中的应用
由于离子液体固有的离子导电性、不挥发、不燃。电 化学窗口比电解质水溶液大许多．可以减轻自放电，作电 池电解质不用像熔盐一样的高温，可用于制造新型高性能 电池。
离子液体的应用
在化学反应中的应用
优点： （1）为化学反应提供了不同于传统分子溶剂的环境 （2）离子液体种类多，选择余地大 （3）将催化剂溶于离子液体中，与离子液体一起循环利 用，催化剂兼有均相催化效率高、多相催化易分离的优点 （4） 产物的分离可用倾析、萃取、蒸馏等方法
离子液体的应用
在分离过程中的应用
（2）英国科学家已找到将核废料溶解于离子液体中的方 法。 他们认为用离子液体取代传统的溶剂如水、煤油和磷 酸三丁酯的混合溶剂有可能改善现有的核燃料加工系统。
（3）爱沙尼亚研究用离子液体处理油页岩。 英国北爱尔兰首府 Belfast 的 Queen’s 大学也研究用离 子液体萃取油页岩，离子液体可以循环使用。
离子液体的表征
熔点
一般来说，低熔点离子液体的阳离子具备下 述特征 ：低对称性、弱 的分子间作用力和阳离子 电荷的均匀分布。在大多数情况下 ，随着阴离子 尺寸的增 加，离子液体的熔点相应下降。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超过一特征极限值时 ,其与有机溶剂是完全混溶的 。
3. 3 热稳定性 [ 4 ]
离子液体的热稳定性分别受杂原子 - 碳原子之间作用力和杂原子
- 氢键之间作用力的限制 ,因此与组成的阳离子和阴离子的结构和性
质密切相关 。例如在氧化铝上测定的多种咪唑盐离子液体的起始热分
解温度大多在 400 ℃左右 , 同时也与阴阳离子的组成有很大关系 。当
则简记为 [ R1 R2 R3 im ] + 、N - 烷基取代的吡啶离子记为 [ RPy ] + 。
根据负离子的不同可将离子液体分为两大类 :一类是卤化盐 (正离子仍为上述 4种 ) + A lCl3 (其中 C l也
可用 B r代替 ) ,例如 [ bm im ]C l - A lC l3也可记为 [ bm im ]A lCl4 ,当 A lC l3的物质的量分数 x = 0. 5时为中性 , x <
阴离子相同时 ,咪唑盐阳离子 2位上被烷基取代时 ,离子液体的起始热
分解温度明显提高 ;而 3位氮上的取代基为线型烷基时较稳定 (图 2) 。 相应的阴离子部分稳定性顺序为 : PF6 > Beti > Im≈ B F4 >M e≈ A sF6 ≥ I、B r、Cl。同时 ,离子液体的水含量也对其热稳定性略有影响 。
图 1 离子液体中常见的阳离子类型
2. 1 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 ,操作经济简便 ,没有副产物 ,产品易纯化 。例
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 。具体制备过程是 :中和反应后真空除去多 余的水 ,为了确保离子液体的纯净 ,再将其溶解在乙腈或四氢呋喃等有机溶剂中 ,用活性炭处理 ,最后真空除 去有机溶剂得到产物离子液体 。最近 , H irao等用此法合成了一系列不同阳离子的四氟硼酸盐离子液体 。另 外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 - 甲基咪唑钅翁盐 [ bm im ]、[ CF3 SO3 ]、 [ bm im ]Cl等 。 2. 2 两步合成法
2 离子液体的合成 [ 3 ]
离子液体种类繁多 ,改变阳离子和阴离子的不同组合 ,可以设计合成出不同的离子液体 。一般阳离子为 有机成分 ,并根据阳离子的不同来分类 。离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子 、烷基钅翁阳离子 、N
- 烷基吡啶阳离子和 N , N ’- 二烷基咪唑阳离子等 (如图 1) ,其中最常见的为 N , N ’- 二烷基咪唑阳离子 。 离子液体合成大体上有 2种基本方法 :直接合成法和两步合成法 。
离子液体能够溶解有机物 、无机物和聚合物等不同物质 ,是很多化学反应的良溶剂 。成功地使用离子液 体 ,需要系统地研究其溶解特性 。离子液体的溶解性与其阳离子和阴离子的特性密切相关 。阳离子对离子 液体溶解性的影响可由正辛烯在含相同甲苯磺酸根阴离子季铵盐离子液体中的溶解性看出 ,随着离子液体 的季铵阳离子侧链变大 ,即非极性特征增加 ,正辛烯的溶解性随之变大 。由此可见 ,改变阳离子的烷基可以
水极其敏感 ,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用 ,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进
行的化学反应有决定性的影响 。此外因 A lC l3遇水会放出 HC l,对皮肤有刺激作用 。
另一类离子液体 ,也被称为新离子液体 ,是在 1992年发现 [ em im ]BF4的熔点为 12 ℃以来发展起来的 。 这类离子液体不同于 A lCl3离子液体 ,其组成是固定的 ,而且其中许多品种对水 、对空气稳定 ,因此近几年取
0. 5时为碱性 , x > 0. 5时为酸性的 。其制备方法是将固体的卤化盐与 A lCl3混合即可得液态的离子液体 ,但 因放热量大 ,通常可交替将 2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热 。此类离子液体
被研究得较早 ,对以其为溶剂的化学反应研究也较多 。此类离子液体具有离子液体的许多优点 ,其缺点是对
3 离子液体的物理化学特性
离子液体的物理化学特性如熔点 、黏度 、密度 、亲水性和热稳定性等 ,可以通过选择合适的阳离子和阴离 子调配 ,在很宽的范围内加以调变 。尤其是对水的相容性调变 ,对用作反应介质分离产物和催化剂极为有 利 。下面拟用一些性能数据说明离子液体的结构面貌和其物化性能间的关系 。 3. 1 熔点
1 离子液体的种类 [ 1 ]
当前研究的离子液体的正离子有 4类 :烷基季铵离子 [ NRx H4 - x ] + 、烷基季钅粦离子 [ PRx H4 - x ] + 、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 [ R1 R3 im ] + ,若 2 位上还有取代基 R2 ,
离子液体 ( ionic liquids)又称为室温离子液体 ( room temperature ionic liquid) 、室温熔融盐 ( room tempera2 ture molten salts) 、有机离子液体等 [ 1 ] ,是指仅由离子组成在室温或低温下为液体的盐 。早在 1914年就发现 了第一个离子液体 ———硝基乙胺 ,但其后此领域的研究进展缓慢 ,直到 1992年 ,W ikes领导的研究小组合成 了低熔点 、抗水解 、稳定性强的 1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体 ( [ em im ]BF4 )后 ,离子液体的研 究才得以迅速发展 ,随后开发出了一系列的离子液体体系 。与传统的有机溶剂和电解质相比 ,离子液体具有 一系列突出优点 : (1)几乎没有蒸气压 、不挥发 、无色 、无味 ; ( 2)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 ; (3)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 , 并且其酸度可调至超酸 。最初的离子液体主要用于电化学研究 ,近年来在作为环境友好的溶剂方面有很大 的潜力 ,故也称之为“绿色溶剂 ”( green solvents) [2 ] ,可贡献于绿色化学 ,开发清洁工艺 ;此外由于离子液体不 会形成恒沸系 ,有利于分离 ,对于过程工艺也极为有利 。在这些研究工作的带动下 ,有关新离子液体的合成 , 其物理 、化学性质的系统研究 ,离子液体作为溶剂和催化剂等的应用研究 ,正在世界范围内迅速开展 。
如果直接法难以得到目标离子液体 ,就必须使用两步合成法 。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 Lew is酸 MXy来得到目标 离子液体 。在第二步反应中 ,使用金属盐 M Y (常用的是 AgY或 NH4 Y)时 ,产生 AgX沉淀或 NH3 、HX气体而 容易除去 ;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 。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 ,必须尽可能地使反应进行完全 ,确保没有 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 。高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离 子交换树脂通过阴离子交换来制备 。另外直接将 Lew is酸 (MXy )与卤盐结合 ,可制备 [阳离子 ] [Mn Xny + 1 ]型 离子液体 ,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法 。
SbF6 - 、A sF6 - 、CB11 H12 - (及其取代物 ) 、NO2 - 等 ,以 NO3 - 、C lO4 - 为负离子的离子液体要注意防止爆炸 (特
别是干燥时 ) 。
转载
中国科技论文在线
·8·
化 学 教 育 2005年第 2期
2005年第 2期 化 学 教 育
·7·
离子液体的分类 、合成与应用
张英锋 1 李长江 1 包富山 1 张永安 2
(1 河北省秦皇岛市第一中学 066000 2 北京师范大学化学系 )
摘要 离子液体易于循环利用从而减少对环境的污染 ,作为绿色溶剂可用于分离过程 、化学反 应 ,特别是催化反应 、以及电化学等方面 ,并已取得许多良好的实验结果 。本文简要介绍离子液体的 分类 、合成用
我国兰化所邓友全研究员负责的课题组在离子液体清洁催化应用研究中获得重要进展 ,在离子液体中 率先实现了环己酮肟的 Backmann重排 。刘维民研究员负责的课题组在国际上率先制备了 3 种液体润滑 剂 ,发现离子液体是一类具有良好润滑性能的低蒸气压 、宽使用温度范围的新型液体润滑材料 。研究成果已 申报国家发明专利 4 件 。在 Chem. Comm. , New J. Chem. 等重要刊物发表论文二十余篇 ,研究结果被美国 Chem ical and Engineering New s(化学与工程新闻 )予以专题评述 。
图 2 组成 RTL s的咪唑盐阳离子 与部分有机阴离子的结构
3. 4 密度
离子液体的密度与阴离子和阳离子有很大关系 。比较含不同取代基咪唑阳离子的氯铝酸盐的密度发
现 ,密度与咪唑阳离子上 N - 烷基链长度呈线性关系 ,随着有机阳离子变大 ,离子液体的密度变小 。这样可
以通过阳离子结构的轻微调整来调节离子液体的密度 。阴离子对密度的影响更加明显 ,通常是阴离子越大 ,
得惊人进展 。其正离子多为烷基取代的咪唑离子 [ R1 R3 im ] + ,如 [ bm im ] + ,负离子多用 B F4 - 、PF6 - ,也有
CF3 SO3 - 、( CF3 SO2 ) 2 N - 、C3 F7 COO - 、C4 F9 SO3 - 、CF3 COO - 、( CF3 SO2 ) 3 C - 、( C2 F5 SO2 ) 3 C - 、( C2 F5 SO2 ) 2 N - 、
离子液体的密度也越大 。因此设计不同密度的离子液体 ,首先选择相应的阴离子来确定大致范围 ,然后认真