离子液体及其在分离分析中的应用进展

第 ## 卷 ’$$> 年 % 月
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分析化学（ GV0W- 2X9WXV） ! 评述与进展 ;YIEB/B ZDNLE[: DO 9E[:8CIM[: ;YB7I/CL8
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第% 期 >H) U >"%
离子液体及其在分离分析中的应用进展
［ :: ］ 。氯铝酸离子液体的电导率和电化学窗口都与 E2F2@ 和季铵盐的摩尔比有关系。氯铝 的电化学窗口
在 ! N ;& D 时达到最大值。进一步提高 酸离子液体的电导率随着 E2F2@ 的摩尔分数的增加而明显提高， 电导率有所下降。对于 E2F2@［ A OPLQ ］ （ 氯化 :A甲基A@A乙基咪唑） 离子液体来说， 当 E2F2@ 的摩尔分数， E2F2@ 的摩尔分数小于 ;& D 时， 电化学窗口约为 I !& ; R ;& 8 S， E2F2@ 的摩尔分数等于 ;& D 时， 电化学窗 电化学窗口约为 ; R !& ; S。 口约为 I !& ; R !& ; S； E2F2@ 的摩尔分数大于 ;& D ， ! & ! & &" 蒸汽压及溶解性" 与其他分子溶剂相比， 离子液体内部存在相当大的库仑作用力， 一价的异号 离子间的相互作用能最大可达 :;; TU V Q)2， 这是水的 :; 倍。因此 JKLM, 即使在较高的温度和真空度下 也会保持相当低的蒸汽压力。由于 JKLM, 具有很强的极性， 对多种有机、 无机以及聚合材料具有特有的
［ :C ］ 溶解能力， 是唯一能溶解氢化物 （ 如 <=B 和 F=B! ） 、 碳化物、 氮化物、 各种氧化物及硫化物等的溶剂 。
$" 离子液体在几种分析技术中的应用
$ & #" 离子液体在萃取分离中的应用 分离提纯回收产物一直是合成化学的难题。用水萃取分离只适用于亲水性产物， 蒸馏技术也不适 用于挥发性差的产物， 使用有机溶剂又会引起交叉污染。因此， 设计安全的、 环境友好的分离技术显得 越来越重要。离子液体由于具有独特的理化性能， 非常适合作为分离提纯的溶剂。尤其是在液A液萃取 分离上， 离子液体能溶解某些有机化合物、 无机化合物和有机金属化合物， 同时与多数有机溶剂不混溶，
研究了超临界 K6/ 和 ［ 1234］ ［ 5*( ］ 离子液体之间的相行为基础上， 考察了 K6/ 在 ［ 1234 ］ ［ 5*( ］ 中的 这可以说 ’%L 的条件下， 离子液体在二氧化碳相中的摩尔溶解比例小于 #% M 8 ， 分配情况， 在 #7$ 0 25+、 它们对二氧化碳相不存在污染问题。在此条件下，%$ #/ 4NG 萘在 88 < 二氧化碳中的回收率达到 =’E @ =(E 。这一结果几乎等于在同样条件下等量纯固体萘在二氧化碳中的溶解度。另外， 二氧化碳在离 子液体中的分散过程是完全可逆的， 而且离子液体在萃取完后经解压仍可保留重复使用。 ! $ " $ !$ 用离子液体从水中萃取金属离子 $ 用普通的离子液体萃取水中的金属离子， 如不采取任何措 施， 则金属离子的分配系数 D （ 离子液体中浓度 O 水相中浓度） 小于 # 。为提高 D 值， 通常采取的办法有 两种： 一种是在离子液体的阳离子取代基上引入配位原子或配位结构； 另一种办法是加入萃取剂。 （#）
% " =#(= @ % " ==)( ，# A 8 ） 和重复性 （ BCD 为 /$ 0E @ #/E ） 。 ! $ " $ #$ 用超临界 %&# 从离子液体中萃取有机物F 许多在离子液体中进行的化学反应或离子液体萃取
［ 7% ］ 在 相， 最终要除去离子液体中的有机物。从离子液体中分离产品的方法正在研究中。 1G+;HI+J, 等
#$%& !" ’()*+,,+, )- ,./01+,$, $)/$* 2$34$5,
阳离子不同， 其熔点也在很大范围内变化。由 <= 、 而由体积大、 电荷分散的 : ， @A二烷基咪唑阳离子构成的有机季铵盐的 ? > 组成的无机氯化物熔点很高， 熔点却很低。 ! & ! & !" 粘度" 离子液体的粘度主要决定于离子液体形成氢键的能力和离子液体间范德华作用力大小。 一些研究表明了在某些二烷基咪唑盐中， 咪唑环上的 B@ ，BC 和 BD 与阴离子之间存在较强的氢键作
!" 引" " 言
离子液体， 又称室温离子液体 （ +,-./ ） 或室温熔融盐。它是在室温及邻近温度下完全由离子组成 的液体物质。它作为一种对环境友好的溶剂， 正在被人们认识和接受。目前研究的离子液体的正离子
［ *］ 4 4 主要有 % 类 ： 烷基季铵离子 ［ 0+ 1 2% 3 1 ］ 、 烷基季磷离子 ［ 5+ 1 2% 3 1 ］ 、 *， #(二烷基取代的咪唑离子或 4 4 ， 若 ’ 位上还有取代基， 则简记为 ［ +* +’ +# -7］ ） 和 06(二烷基取代的咪唑离子 （ 简记为 ［ +* +# -7］ 称 0， 4 0(烷基取代的吡啶离子 ［ +58］ 。*))’ 年以前对离子液体的研究， 主要集中在氯铝酸盐离子液体 （ 正离
肖小华! 刘淑娟! 刘! 霞! 蒋生祥 !
（ 中国科学院兰州化学物理研究所，兰州 "#$$$$ ） 以其熔点低、 蒸汽压小、 电化学窗口宽、 酸性可调节 摘! 要! 室温离子液体是一类熔点在室温附近的熔融盐， 以及良好的溶解性等特点在电化学、 有机合成、 催化、 分离等领域应用广泛。综述了离子液体在分离分析上的 应用进展。参考文献 %& 篇。 关键词! 室温离子液体，分离分析，评述
［ /0 ］ 发现使用 ［ 1234］ ［ 5*( ］ 和 ［ 6234 ］ ［ 5*( ］ （ #&甲基&7&辛基咪唑六氟磷酸盐） 作为丁醇的萃 *+,,-. 等
取剂时， 分配系数分别可以达到 /8$ ) 和 88$ 7 ， 而且萃取剂对发酵微生物几乎没有毒性。
［ /= ］ 9:+;< 等 采用 ［ 1234］ 5*( 萃取一系列的多环芳烃 （ 5>"?） ， 取得了较好的富集率， 相关因子 （! 为
［ # U >］ 。典型 离子液体种类繁多， 改变阳离子、 阴离子的不同组合， 可以设计合成出不同的离子液体
的离子液体合成是由甲基咪唑与卤代烷烃直接合成中间产品， 然后再与含有目标负离子的无机盐或有
! ’$$#($)(*$ 收稿； ’$$#(*’(’’ 接受
万方数据
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分析化学
第 @@ 卷
［ !@ ］ 。目前的研究都是用离子液体从水溶液中萃取有机或无机物， 非常适合作为液A液萃取的新的介质
萃取物不同所选离子液体也不同。 $ & # & #" 离子液体萃取分离有机物" 用离子液体萃取挥发性有机物时， 因离子液体蒸气压低， 热稳定性
［ !7 ］ 用与水不 好， 萃取完成后将萃取相加热， 即可把萃取物赶出， 离子液体易于循环使用。 B4552+,0)4 等 万方数据 溶的离子液体 :A甲基A@A丁基咪唑六氟磷酸盐 （ ［ WOLQ］ ［ ’#6 ］ ） 从水中萃取苯的衍生物如甲苯、 苯胺、 苯
［ ’］ ： 液体状态温度范围广， 最高可 机溶剂相比， 它们突出的优点是
! 图 *! 离子液体的结构 GIJ= *! KBEBLIM /CLNMCNLB/ DO IDEIM :IPNIQ/
达 #$$T ； 蒸汽压低， 不易挥发； 对有机物、 无机物都有良好的溶解
性， 使许多化学反应得以在均相中完成， 且反应器体积大为减小； 密度大， 与许多溶剂不互溶。当用另一 溶剂萃取目标物时， 通过重力作用， 就可实现溶剂和目标物的分离， 从而保证溶剂和催化剂的高效使用； 具有较大的可调控性。离子液体的溶解性、 液体状态范围等物化性能， 取决于阴、 阳离子的构成和配对， 可根据需要， 定向设计离子液体体系； 离子液体作为电解质具有较大的电化学窗口、 良好的导电性、 热稳 定性和极好的抗氧化性。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 供了改造的新空间， 使其在当今化工工程的绿色化进程中显示了前述 % 类） ， 这类离子液体的酸碱性可以通过 9:;:# 的摩尔分数来确定。当 9:;:# 的摩尔分数 ! < $= > 时离子液体为中性； ! ? $= > 时离子液体为酸性； ! @ $= > 时离子液体为碱性。其缺点是对水及氧化
［ *］ 性杂质敏感， 不适合用于有水体系。*))’ 年， AB:CDE 等 在 *， #(二烷基咪唑盐离子液的基础上， 把氯铝
5GH3 等阴离子。同传统的氯铝酸盐离子液体 酸盐离子液体中对水和空气敏感的氯铝酸根置换为 FG%3 ， 相比， 这一类新型的离子液体具有对水和空气稳定， 种类多样的 优点， 适合于做各种介质。现在主要研究的离子液体是由含氮有 机杂环阳离子 （ 咪唑离子或吡啶离子等） 和无机阴离子构成 （如 9:;:%3 、 FG%3 、 5GH3 和 （ ;G# RS’ ） （ ,O’3 0 ） 等） 的新型离子液 ;: 3 、 ’ 0( （ 见图 * ） 。还有新的离子液体不断涌现。与目前广泛应用的有
机盐反应生成相应的离子液体， 其路线见图 ! 。 ! & !" 离子液体的性质 ! & ! & #" 熔点 " 熔点是盐类一个重要的物理特征， 也 是判别一个盐类是否构成离子液体的重要标志。目 前对于某些盐类为什么具有很低熔点的原因并不十 分清楚， 通常认为可能有以下几个原因： 组成盐类的