2) 离子液体中的正负离子可以由有机离子和无机离子共同组成, 所以它可以对许多有机物、有机金属化合物、无机化合物甚至高分子材料具有很好的溶解性, 有时可以达到很高的浓度。 同时,由于它们大多为非质子溶剂,可以大大地减少溶剂化和溶剂解现象的发生,溶解在其中的化合物可以有很高的反应活性。
3) 由于完全由离子组成,因此离子液体通常都具有良好的导电性。 电化学研究中寻找一种合适的电解液经常是难以解决的问题,而采用离子液体,它们具有较理想的导电性和较宽的电化学窗口,同时它们虽然具有很高的极性,却很少与其他物质发生络合现象,这样,选择合适的离子液体,可以极大地促进电化学研究的发展。
4) 组成离子液体的有机离子,以调整和修饰,在理论上可以组合出离子液体的种类数量巨大。根据不同的用途和场合,对溶剂的不同要求, 可以有更大的选择空间。
5) 离子液体一般不可燃,大多具有较好的热稳定性和化学稳定性,一般可以回收,重复使使用,使用全方便,利于环保[19]。
1.3.3 离子液体的分类
离子液体可分为 AlCl3型离子液体、非 AlCl3 型离子液体及其他特殊离子液体三类。前两种类型离子液体的主要区别是阴离子不同。AlCl3 型离子液体的阴离子为卤素离子,对水极其敏感;非 AlCl3型离子液体的阴离子包括 BF4-、PF6-、H3COO-等,一般对水和空气稳定。特殊离子液体是指针对某一性能或应用设计的离子液体,也有的是针对某一类特殊结构而设计的离子液体[20]。
1.3.4 离子液体的合成
离子液体的合成主要有直接合成法、两步合成法以及其他合成方法。
直接合成法,又称为一步合成法,即通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体。此法操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。
两步合成法,主要用来制备直接合成法难以合成的离子液体。第一步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-或加入Lewis 酸 MXY 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AgY或NH4Y) 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液体。
近年来超声波辅助合成法、微波辅助合成法、液液萃取法、电化学合成法也用于离子液体的合成,具有直接合成法和两步合成法所不具备的速度快、产品纯、液-液、液-固相反应可以不使用溶剂等优势。
1.3.5离子液体的应用
1.3.5.1 在有机合成中的应用
因为离子液体具有良好的溶解性,能将反应物和催化剂同时很好的溶解在同一相,甚至离子液体同时既是溶剂又是催化剂,提供了与传统溶剂不同的反应环境,可能改变反应机理,有利于化学反应的进行,因此在化学反应中应用广泛Diels-Alder 反应是有机合成中常用的形成碳环的反应。在 Diels-Alder 反应中,离子液体比普通溶剂具有更大的优势,主要是其立体选择性较好,反应中内外型产物的比例约为 95:5。Szrbu 等系统的研究了MMA 在 [emim]+系列离子液体中的原子转移自由基聚合 (ATRP) 反应,结果发现:与有机溶剂中的 ATRP 聚合反应相比,离子液体中的 ATRP 聚合反应速度快,反应温度温和,离子液体易分离,可回收循环使用。Anil 等研究了在不同的离子液体 [bmim]BF4、[bmim]PF6、 [bmim]SbF4、[bmim]SbF6 中的 Diels-Alder 反应,结果发现离子液体能更好地促进甲基硅烷的催化活性。当采用酸性离子液体 [bpc]AlCl3 时,环戊二烯与甲基丙烯酸甲酯选择性反应收率为 60%,其中 80% 为内向立体异构体,而采用传统有机溶剂时得到 60% 的外向立体异构体。Heck反应在有机合成中是形成 C-C 键的很重要的反应,通常是在催化剂的作用下,由烯烃和卤代烃或芳香酐反应,对芳香环进行官能团化。Vincenzo 等在离子液体中以钯催化烯丙醇的芳基化Heck 反应,通过选择不同的催化体系,可以高度选择性地得到芳香族羰基化合物或芳香族共轭醇。
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