离子液体附在有机合成中应用

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离子液体在化学反应中的应用研究

离子液体在化学反应中的应用研究

离子液体在化学反应中的应用研究随着科技的进步和人们对环境保护的重视,绿色化学在化学领域越来越受到重视。

作为一种新型的溶剂,离子液体因为其良好的环境友好性、重复使用性以及化学稳定性而备受关注。

离子液体在化学反应中的应用,无论是在有机合成、电化学反应或者分离纯化领域都有广泛的应用。

一、离子液体在有机合成中的应用在有机合成中,常用的溶剂主要有烯烃、芳烃、醇和醚等,但是这些溶剂或多或少都存在着各种问题。

例如溶剂挥发性大、对环境造成污染、易燃爆等。

而离子液体则能够有效地解决这些问题。

离子液体的熔点较低、稳定性好、在化学反应过程中具有良好的催化和选择性等特点,使它成为有机合成反应中理想的溶剂候选。

离子液体可以被用来作为反应溶液、催化剂、反应介质和分离剂等。

在分子合成领域,离子液体在有机合成中化学反应具有非常优异的效果。

它们可以帮助催化制备29种酰苯胺、2-氯-1,3-苯二胺以及季铵化物。

此外,离子液体还可以作为高效的催化剂在不同的有机合成反应中使用。

这种方法可以以更绿色和更高效的方式进行有机合成。

二、离子液体在电化学反应中的应用在电化学反应中,离子液体的应用可以提高反应效率、扩大工艺窗口、增加结果选择性和降低修饰材料成本等。

它们还可以成为电化学反应运行时的承载体和反应介质。

一些例子证明了离子液体在电化学反应中的应用前景。

四苯基氧化铵(Ph4NO)氧化石墨烯通常使用有机溶剂作为溶剂,在反应中发现存在较多的杂质。

但是,使用具有准晶结构的氯化丁铵(TRIMCl)作为反应介质并添加0.2 M四元胺硝酸银作为电势调节器可以限制氧化反应的杂质产生,达到高纯度的单层石墨烯的制备。

另外,离子液体也可以用于锂二次电池的电解液中,代替传统的非环保性的有机溶剂,以保护环境。

三、离子液体在分离纯化领域中的应用由于离子液体易于“定制”,在分离纯化领域中具有很高的应用价值。

例如,离子液体的疏水亲水性和氧化还原性能可以通过改变阳离子和阴离子的结构来得到控制。

离子液体在有机合成中的应用

离子液体在有机合成中的应用

离子液体在有机合成中的应用离子液体是一种特殊的液体,其主要成分是离子而非分子。

由于其独特的性质和结构,离子液体在有机合成中具有广泛的应用。

本文将介绍离子液体在有机合成中的几个重要应用方面。

离子液体可以作为溶剂在有机合成中发挥重要作用。

传统有机合成中常使用的有机溶剂,如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等,存在毒性、易燃、挥发性大等问题。

而离子液体作为一种新型溶剂,具有无毒性、低挥发性、高热稳定性等优势。

离子液体作为溶剂可以提供较好的溶解性能,有助于提高反应的速率和选择性。

此外,离子液体还可以与有机反应物发生特殊的相互作用,提供新的反应路径和机制,从而实现一些传统溶剂无法实现的反应。

离子液体可以作为催化剂在有机合成中发挥重要作用。

传统有机合成中常用的催化剂,如金属催化剂、酶催化剂等,存在活性不高、易受污染、难回收等问题。

而离子液体作为一种新型催化剂,具有较高的活性和选择性,并且可以通过调整离子液体的结构和成分来实现对反应的调控。

离子液体催化剂在有机合成中可以实现高效、环境友好的反应条件,提高反应的收率和产物的纯度。

离子液体还可以作为反应介质在有机合成中发挥重要作用。

一些有机反应需要在高温、高压等特殊条件下进行,而离子液体由于其高热稳定性和压力稳定性,可以作为反应介质提供合适的反应环境。

离子液体可以有效稳定反应体系,抑制副反应的发生,提高反应的效率和选择性。

离子液体还可以作为萃取剂在有机合成中应用。

一些有机合成反应的产物需要通过分离和纯化才能得到高纯度的产物。

传统的分离和纯化方法,如蒸馏、结晶等,存在能耗高、操作复杂等问题。

而离子液体作为一种新型的萃取剂,具有较好的溶解性和选择性,可以实现对有机物的高效分离和纯化。

离子液体作为萃取剂可以实现绿色、高效的分离过程,减少对环境的污染。

离子液体在有机合成中具有广泛的应用。

作为溶剂、催化剂、反应介质和萃取剂,离子液体都可以发挥重要作用,实现有机合成的高效、环境友好和可持续发展。

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

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。

离子液体在烷基化反应中的应用

离子液体在烷基化反应中的应用

《离子液体在烷基化反应中的应用》
1、在有机合成中的应用:有机化学是研究和开发天然产物、药物及其他精细化工产品的重要基础学科,而有机反应是有机合成的主要方法。

有机反应涉及到许多化学键的断裂与生成,离子液体作为一种新型溶剂具有优良的热稳定性(-100℃~200℃),无毒害,不燃烧,不爆炸,无腐蚀性等特点。

2、烷基化反应:有机化学的核心问题之一就是如何将有机分子转变成相应的饱和烃或烯烃。

烷基化是有机合成的关键步骤之一,即使没有有机金属试剂参加也能进行这类反应。

在烷基化过程中,最常见的方式是卤代烷与醇直接在酸催化下发生烷基化反应。

3、卤代烷与醇在酸催化下的反应历程:卤代烷在酸催化下与醇发生的烷基化反应可以通过简单的机理实现,如羟基自由基的形成。

也可以采取一些特殊的方法来实现。

如在碱存在时,氯代烷在醇钠作用下也可以发生卤代烷与醇的反应。

此外,醇还可以与另一种卤代烷发生卤代烷与醇的反应,例如,用三氟乙酸与苯甲醛缩合制得苯甲酸苯酯。

离子液体在材料科学中的应用及发展趋势

离子液体在材料科学中的应用及发展趋势

离子液体在材料科学中的应用及发展趋势1. 引言离子液体是一种特殊的液态材料,具有优异的化学和物理性质,在材料科学领域中有着广泛的应用。

本文将从材料合成、催化剂、电化学能源以及生物医药等方面,探讨离子液体在材料科学中的应用以及其发展趋势。

2. 离子液体在材料合成中的应用离子液体作为溶剂或反应介质,可促进化学反应的进行,提高产品的纯度和产率。

例如,离子液体可以作为触媒载体,提高化学反应的效率和选择性。

同时,离子液体还可以用于合成高分子材料,如离子液体聚合物的合成。

离子液体的独特性质使其成为合成材料的理想选择。

3. 离子液体在催化剂中的应用离子液体不仅可作为溶剂,还可作为催化剂载体。

通过改变离子液体的组成和结构,可以调控催化剂的活性和选择性。

离子液体催化剂具有高的稳定性和可重复使用性,在有机合成和环境保护等领域具有广阔的应用前景。

4. 离子液体在电化学能源中的应用离子液体在电化学能源领域中具有重要应用价值。

离子液体作为电解质,可用于构建高能量密度的锂离子电池和超级电容器。

此外,离子液体还可以用于柔性电子学和太阳能电池等领域,发挥其导电性和可调节性等优势。

5. 离子液体在生物医药中的应用离子液体在生物医药领域中有广泛的应用。

离子液体可用作生物分析试剂,用于生物分子的提取和分离。

此外,离子液体还可用于药物的传输和控释,促进药物的吸收和疗效。

离子液体具有较低的毒性和生物相容性,为生物医药领域的研究提供了新的思路和方法。

6. 离子液体在材料科学中的发展趋势离子液体在材料科学中的应用已取得显著进展,但仍存在一些挑战和机遇。

首先,离子液体的可持续性和环境友好性是当前研究的重点。

研究人员正在开发可再生的离子液体和绿色的生产工艺。

其次,离子液体的结构和组成调控是提高其性能的关键。

通过调整离子液体的结构,可以设计出具有特定功能的离子液体材料。

此外,离子液体与其他智能材料的结合也是发展的方向,如离子液体与聚合物、纳米材料的复合等。

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

离子液体在化学反应中的应用第一章离子液体的基本概念离子液体是指在室温下液态存在下,其由离子对(如四氟化氢钾三水合物离子对[K(H2O)3F])或簇(如甲基三异丙基氫鎓离子和叔丁基氧化铵离子)组合而成的体系。

与传统的有机溶剂相比,离子液体具有优异的物化性能,如极低的蒸气压、高的热稳定性、化学惰性、良好的电化学性质等。

因此,离子液体已经成为近年来化学界研究热点之一。

第二章离子液体在有机合成中的应用离子液体具有良好的溶解性、高度组合性、广泛的化学空间等特点,因此已经在有机合成中得到了广泛的应用。

合成N-脸基嘧啶:在一项研究中,离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氯铝酸盐([Hmim]Cl/AlCl3)作为催化剂,将苯乙酸和邻-苯二胺反应,成功合成出了N-脸基嘧啶。

研究结果表明,离子液体的存在极大地促进了该反应的进行,为其提供了一条值得考虑的新途径。

合成诺贝尔反应物:离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氯铝酸盐([Hmim]Cl/AlCl3)与(2,6-二甲基吡啶)三(氯铝酸盐) ((Dmp)3(AlCl3))共同作为催化剂,将三溴苯与苯乙烯反应,成功合成出了诺贝尔反应物。

研究表明,离子液体在诺贝尔反应中可以替代传统的芳香硫酸盐和路易斯酸,具有更好的反应活性和选择性。

第三章离子液体在多相催化反应中的应用离子液体作为新型的溶剂体系,在液相-液相和液相-固相催化反应中已经得到了广泛的应用。

离子液体能够对催化剂的结构、组成、电荷等进行调控,从而实现对反应过程的精细控制。

氢化反应:在一项研究中,研究人员将离子液体([Omim][BF4])和Pd/γ-Al2O3催化剂进行了组合,用于芳基酮的催化氢化反应。

结果表明,离子液体的存在降低了反应的激活能,提高了反应速率,同时还减少了催化剂的负载量。

研究表明,离子液体作为新型的溶剂体系,可以有效地优化多相催化反应过程。

合成谷氨酸酐:离子液体可用作多相催化反应的良好介质,具有广泛的应用前景。

离子液体的性质及其应用

离子液体的性质及其应用

离子液体的性质及其应用
离子液体(IL)是一种化学溶剂,它由原子或分子的共价键所组成的液体。

离子液体由阴
离子(anion)和阳离子(cation)组成,这使其具有与强酸和基相似的性质。

它们是由特殊有
机或无机配体和适当的碱或酸试剂结合而成,通常有离子和非离子阶段。

离子液体具有良
好的低表面张力和较低的渗透性,使其变得非常有用,可用于以下应用:
1 、在化学合成领域,离子液体可用于自由基、酰基及其他反应。

它们减少杂质、提高反
应效率和纯度,成为无机和有机合成中不可或缺的一部分。

2 、离子液体在石油加工中也被广泛使用。

它们可以提高油气起泡液的密度,最大限度地
减少污染物,并增加精炼过程中结晶体系的稳定性。

3 、此外,离子液体可用于抗菌剂和辅料的制造中。

在医学领域,它们可用于制造口腔、
无痛和抗生素药片,从而减少口腔的毒性作用。

4 、另外,离子液体可用于食物加工中,可用于稳定原料、消除毒素和改善口感。

5 、在分离过程中,离子液体也可广泛用于水处理加工,并可用于萃取和分离有用的化学
物质。

此外,离子液体还可以用于金属和金属衍生物的沉淀,水和有机溶剂的萃取,多相反应催
化剂制备及生物液体细胞培养等。

综上所述,离子液体具有非常多的优势,它具有低表面张力、低渗透性等特性,可以被用于合成有机和无机化学反应中,并可以广泛用于水处理、石油加工、萃取和分离等过程中。

因此,可以说,离子液体是一种强大的工具,妥善使用可促进许多应用,进一步改善工业
和医疗等领域。

离子液体的合成和应用方法

离子液体的合成和应用方法

离子液体的合成和应用方法离子液体是一种特殊类型的化合物,其分子结构中含有离子。

与传统的有机溶剂相比,离子液体具有较低的挥发性、较高的热稳定性和化学稳定性。

近年来,离子液体得到了广泛的研究和应用,在化学合成、催化反应、材料科学等领域发挥着重要的作用。

本文将主要介绍离子液体的合成方法和应用领域。

离子液体的合成方法可以分为两种:离子交换反应法和离子键连法。

离子交换反应法是通过离子交换剂进行离子交换反应,将溶液中的阳离子和阴离子进行交换而得到离子液体。

这种方法的优势在于操作简单,适用范围广。

常见的离子交换剂包括氯化镁、氯化铜、氯化亚锡等。

例如,可以将氯化镁与四甲基溴化铵反应得到氯化镁离子液体。

另外,氯化镁也可以与硫酸镁反应得到硫酸镁离子液体。

离子交换反应法在实际应用中被广泛用于离子液体的合成。

离子键连法是通过离子和键合剂进行共价键合反应,将离子与键合剂通过共价键连接而得到离子液体。

这种方法的优势在于可以实现更精确的结构和性能调控。

常见的键合剂包括氯酸、磺酸等。

例如,可以将氯酸与醇类反应生成酯类离子液体。

另外,磺酸与醇类的反应也可以得到磺酸酯离子液体。

离子键连法在离子液体的研究中发挥着重要的作用。

离子液体具有多种多样的应用领域。

其中,催化反应是离子液体的重要应用之一。

离子液体可以作为催化剂或反应介质参与催化反应。

由于其稳定性和选择性,离子液体在催化反应中能够提高反应效率和选择性。

例如,离子液体催化剂可以被用于有机合成中的烯烃加氢反应、醇类醚化反应等。

另外,离子液体也可以作为反应介质在催化反应中发挥作用。

例如,离子液体可以作为反应介质参与金属催化的氧化反应。

离子液体在材料科学中也有广泛的应用。

由于其低熔点和高热稳定性,离子液体可以作为溶剂或模板用于纳米材料的合成和制备。

例如,可以使用离子液体溶胶热法制备金属纳米颗粒。

另外,离子液体也可以作为电解液应用于电池领域。

例如,离子液体电解质可以用于锂离子电池、超级电容器等高性能电池的制备。

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离子液体及在有机化学中的应用摘要离子液体是一类极具应用前景的绿色溶剂,具有优良的稳定性、低挥发性、可设计性等优点。

离子液体作为溶剂,可以为化学反应提供不同于传统有机溶剂的优良环境。

本文主要介绍了离子液体及其发展概况,归纳了离子液体作为溶剂的优越性质 ,概述了离子液体在有机合成的应用,说明离子液体的独特性能对推进绿色化学化工的重要意义。

关键词离子液体;应用;绿色化学1 前言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,正在快速之后的“新一代绿色溶剂”。

发展,被认为是继超临界CO2离子液体结合了均相催化剂和异相催化剂的各种优异性能,是绿色化学中最具前景的反应介质和理想的催化体系[1-2]。

离子液体在有机化学反应中的应用极其广泛,并显示出反应速率快、转化率高、选择性高、催化体系可重复使用等优点。

离子液体具有良好的溶解性能,能溶解无机物、金属有机物和高分子聚合物。

它还具有不挥发性、不易燃、易爆性和较好的热稳定性等优点[3-4]。

另外,根据反应和后处理需要,设计调整离子液体阴阳离子结构(种类)使反应在均相进行,后处理分层非均相操作。

离子液体还可以改变反应机理,诱导出现新的催化活性,提高反应的转化率和选择性[5-7]。

离子液体在化学中的应用日新月异,涌现出了大量的研究成果。

近年来离子液体作为反应介质、催化剂或促进剂在有机合成、电化学、催化和萃取分离中得到了广泛的应用。

2 离子液体2.1离子液体的概念离子液体 ,又称室温离子液体或室温熔融盐 ,即在室温或近于室温情况下由有机阳离子和无机阴离子组成的熔融盐体系[8]。

早在1914年W alden就发现了第一个离子液体硝酸乙基胺([EtNH3 ][NO3]。

但其后此领域的研究进展缓慢,直到1992年,Wbikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的 1一乙基一3一甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体 (EMimBF4)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。

由于离子液体具有的众多优良特性符合发展绿色化学的新理念,使其在有机合成、萃取分离、化学催化、电化学等方面的得到日益广泛的应用[9]。

2.2离子液体的物理化学性质2.2.1 熔点熔点是离子液体的一个关键特性参数, 离子液体的熔点与其结构的定量关系目前还不十分明确, 但一般而言, 结构对称性越低、分子间作用力越弱、阳或阴离子电荷分布越均匀,离子液体的熔点就越低。

不同阴离子对离子液体的熔点也有影响。

一般而言,阴离子尺寸越大,离子液体的熔点越低,事实上, 离子液体的熔点与阴离子之间的关系比较复杂, 除了与离子大小有关外, 还与电子离域作用、氢键、氟原子作用及结构对称性等之间存在着密切联系, 需要从更深的层次上来研究离子液体的结构和熔点之间的变化规律.2.2.2 粘度阳离子的结构对离子液体粘度(η)的影响比较大,这主要是由氢键和范德华力来决定的。

随着烷基链长的增加,离子液体(阴离子为 PF6–)的粘度也相应地增大,二者基本上呈线性正比关系。

如[bmim]+中侧链短小,活动性强,由其组成的离子液体粘度相对较低,而含更长烷基链或氟化烷基链的离子液体粘度较大,这是因为更强的范德华力作用的结果。

同时,温度对离子液体粘度的影响也比较大,随着温度的升高, 离子液体的粘度减小。

阴离子的大小和几何形状对离子液体的粘度也有很大的影响。

2.2.3 溶解性离子液体能够溶解有机物、无机物和聚合物等不同物质 ,是很多化学反应的优良溶剂。

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[10],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调整离子液体的溶解性。

阴离子对离子液体溶解性的影响可由水在含不同[BMIM]+阳离子的离子液体中的溶解性来证实 ,[BMIM][CF 3SO 3 ]、[BMIM]、[CF 3CO 2]和[BMIM][C 3F 7CO 2]与水是充分混溶的 ,而[BMIM]PF 6、[BMIM][ (CF 3SO 2)2N]与水则形成两相混合物。

这种离子液体与水相溶性的差距可用于液-液提取的分离技术。

大多数离子液体的介电常数超过一特征极限值时,其与有机溶剂是完全混溶的。

2.2.4 热稳定性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,胺或膦直接质子化合成的离子液体的热稳定性差,很多含三烷基铵离子的离子液体在真空80℃下就会分解;由胺或膦季铵化反应制备的离子液体,会发生热诱导的去烷基化(逆季铵化)反应,并且其热分解温度与阴离子本质有很大关系[10]。

大多数季铵氯盐离子液体的最高工作温度在150℃左右,而[ EMIM]BF 4在300℃仍然稳定 ,[EMIM][CF 3SO 3]和[EMIM][ (CF 3SO 2)2N]的热稳定性温度均在400℃以上[11]。

可以看出 ,同水和大多数有机溶剂相比,离子液体具有更宽阔的稳定液态温度范围,其应用领域也会更广阔。

2.2.5 酸碱性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AlCl 3加入到离子液体氯化 1 - 丁基 -3 - 甲基咪唑中 ,当 AlCl 3 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,随着AlCl 3增加会有Al 2Cl 7-和 Al 3Cl 10-等阴离子存在,离子液体表现为强酸性。

同时,还发现离子液体存在“潜酸性”和“超酸性”。

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 -3 -甲基咪唑四氯铝酸盐中,体系表现出很强的潜酸性,如果把无机酸溶于上述离子液体中可观察到超强酸性。

2.3 离子液体的分类离子液体的分类方法总结起来有很多种:按照是否为AlCl 3型分为三类,AlCl 3型 、非AlCl 3 型和其他特殊离子液体;按照阳离子分为:烷基季铵离子[NR X H 4-X ],烷基季磷离子[PR x H 4-x ]、烷基咪唑类[R 1R 2R 3IM]、烷基吡啶类[Pry];按阴离子分为:金属类(如AlCLl 3-/CuCl 2-等)和非金属类(如NO 2-/PO 4-等);按照lewis 酸性可分为,可调酸性的离子液体(如AlCl 3型)和中性的离子液体(如BF 4-/PF 6-等)。

2.4离子液体的合成2.4.1直接合成法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,Hahira[12]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- 甲基眯唑翁盐[Mima]+[CF3SO3]-、[Mima]+C1-等。

2.4.2 两步合成法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Lewis 酸 MX 来得到目标离子液体。

在第二步反应中,使用金属盐-Y(常用的是 Ag 或 NH4Y)时,产生 Ag 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 Lewis 酸(MX)与卤盐结合,可制备[阳离子][Mn Any+1]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体[13]的制备就是利用这个方法。

2.4.3微波和超声辅助合成法微波和超声辅助合成技术可以提高化学反应速率,缩短反应所需的时间,整个反应过程不需要溶剂,因此,该技术被广泛的应用于离子液体的的合成和有机反应的合成中[14]。

但是微波和超声辅助合成技术耗资较高,而且还会有副反应产生副产物,所以该技术暂时无法发规模使用。

目前该技术主要应用于对烷基咪唑类和烷基吡啶类离子液体的研究[15]。

例如[AMIM]Cl 的制备方法如下:取 N-甲基咪唑与过量氯丙烯混合后放入微波加热仪防爆试管中,置于微波加热仪中,磁力搅拌下加热使其在 2min 后到 100℃,然后升温到 130℃保温5min,向其中加入定量的乙醚,萃取剩余的氯丙烯,超声震荡30 min,置于冰箱内(0℃)冷却 3h。

倾去上层液体,恢复室温后再加入乙醚重复上述操作 3 次后,将所得晶体置于真空烘箱 80℃烘 24h 即得到[AMIM]Cl[16]。

2.4.4液液萃取法液液萃取法是一种利用液液两相(如水-有机溶剂)两相进行反应萃取制备室温离子液体的方法,这种方法先选取有目标阴阳离子碱金属盐,在水相中通过交换合成得到目标离子液体,再加入不溶于水但能溶解目标离子液体的有机溶剂对离子液体进行提纯,最后得到高纯度的离子液体。

2.4.5 其他合成方法新型离子液体不断涌现,新的离子液体的合成方法也逐渐涌出。

3.离子液体在有机合成中的应用由于离子液体和大量有机物质能形成两相,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体,此外,由于离子液体具有重复使用仍能保持高效性的特点,所以在有机合成[17]中有重要的作用。

3.1缩合反应Stevenage 缩合已经广泛应用于有机合成碳碳键合反应中. Lin 等[18]以合成出的胍型离子液体为反应介质,考察了各类苯甲醛衍生物与活泼亚甲基化合物的Stevenage 缩合反应情况(图1).如对甲基苯甲醛与丙二腈反应,1 min 内缩合产物达到了 96.8%,离子液体循环使用 6 次后,产物收率仍有 96.4%.图 1 苯甲醛衍生物与活泼亚甲基化合物Stevenage 缩合反应Anu 等应用离子液体[Mim]BF4催化邻苯二胺与芳香醛的缩合反应去合成苯并咪唑类化合物.研究发现,[Mim][BF4]能非常有效地促进邻苯二胺与不同芳香醛的缩合反应,在室温下反应 4 ~7 h,收率均在80%以上(图2).反应过程中不需要任何溶剂,而且[Mim][BF4]循环使用效果良好.图2邻苯二胺与不同芳香醛的缩合反应3.2 Michael 加成反应Michael 加成是有机合成中碳碳键形成的重要方法之一.Anu 等[19]报道了离子液体[B mim]OH 中活性亚甲基化合物与共轭酮、酯和腈化物的Michael 加成反应,取得了较好的反应效果.此外,该离子液体也能很好地催化炔酮与硫醇Michael加成得到二加成物.反应时间短( <20 min),二加成产物的产率达到 95% 以上.反应完成后,产物可直接从反应液中蒸出,离子液体催化剂可以很好地重复使用,保持原有活性.反应过程无需任何有毒催化剂和有机溶剂,是一种完全绿色的Michael 加成方法(图3).图3离子液体[B mim]OH 催化Michael加成反应3.3 氧化反应烯烃的催化环氧化是制备环氧化物的最重要方法. Bernardo-Gusmo 等[20]。

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