離子液體對纖維素的溶解

纖維素是世界上最豐富的可再生能源,可以從原始生物原料中提取纖維素,但是由于纖維素是由D-葡萄糖以β-1?,4?糖苷鍵組成的鏈狀高分子化合物,纖維素中存在大量氫鍵,所以它的晶體結構非常牢固,這也是纖維素在一般條件下很難溶解于常見溶劑的主要原因。傳統溶解纖維素方法,包括銅氨液和磺酸鹽,通常比較繁瑣或者成本高,需要特殊溶劑,通常是具有高的離子強度和在相對苛刻條件進行。1934年首次發現在離子液體中可以溶解纖維素,但是由于當時尚未建立離子液體概念,而被認為不存在實際應用。直到后來,Rogers和他的研究組進行了大量研究,無論精制或原始的纖維素均可以溶解在親水性的離子液體中。利用離子液體溶解纖維素,踐行了綠色化學的兩條原則:利用環境友好的溶劑和生物可再生原料。用于溶解纖維素的室溫離子液體主要是?N-甲基咪唑陽離子(BMIM和AMIM),陰離子主要包括Cl-、?HCO2-、?CH3SO4-和?Me2C6H3SO3-等,其分子結構如圖6所示,研究發現從纖維素提取和纖維素溶解來說包含有甲基硫酸鹽,氫硫酸鹽和甲磺酸酯陰離子的離子液體是最高效的[14]。雙烷基咪唑氯化物離子液體中高濃度和高活性的Cl-有效地破壞了纖維素中的氫鍵體系,使纖維素溶解于離子液體。另一方面,離子液體可以利用水化的羥基和自身電荷提供電子給體受體配合物從而破壞纖維素的氫鍵體系[15]。微波加熱可以加速溶解過程,若向離子液體中加入水,乙醇或者丙酮,纖維素又可以很容易的再生。通過改變再生過程,可以制得一系列不同形貌的纖維素,同時纖維素的結晶度也可以調節,從無定形到晶體。然后,離子液體通過蒸發,離子交換,蒸餾,反滲透,鹽析等方法就可以被重復利用。

離子液體在摩擦中的應用

離子液體具有一些特殊性質,可以忽略的蒸汽壓,非燃性,高的熱穩定性,低熔點和高導電能力,這些特性也正是優良的潤滑劑所應具備的優點。因此離子液體在摩擦領域中具有很重要的作用。在2001年,離子液體首次作為高性能潤滑劑應用在摩擦領域。咪唑類離子液體的分解溫度一般在350℃以上,有時甚至到480℃,而且離子液體在低溫(-50℃甚至-100℃)仍具有流動性,如此寬的液體溫度范圍使得離子液體在很寬的溫度內都具有良好的減摩抗磨作用。離子液體與其他合成潤滑油最顯著不同的是離子液體的高極性,從而使得離子液體能夠在摩擦副表面形成高效吸附膜和發生摩擦化學反應。如果向離子液體中添加一些添加劑,其摩擦學性能將更加優異。Priest發現添加1%的磷酸甲苯可以通過協同作用使離子液體在高溫下很快的形成摩擦膜。離子液體自身就包含抗磨和抗極壓的潤滑活性元素(N,P,B,F),添加劑的作用是阻止離子液體被氧化和腐蝕摩擦副。傳統的潤滑油很難應用于特殊條件下的潤滑摩擦,而設計的功能化離子液體可以達到這種目的。

離子液體的熔點和粘度是潤滑油的兩大重要因素,并且都取決于它們的分子結構,陽離子類型,陰離子以及烴基鏈的類型和長度[9]。在減摩抗磨方面最理想的陽離子是1-烷基-3-甲基咪唑類離子液體。摩擦系數隨烷基鏈的增長而降低,這是由于粘度的增加和長的烷基鏈可以阻止摩擦副間的直接接觸。疏水性離子(如BF4-和PF6-)在潮濕環境易引起鋼的腐蝕,PF6-降解后水解產生HF。相反的,其他的疏水性陰離子腐蝕性較小,摩擦學性能也較好。如果離子液體具有相同陰離子和陽離子上取代的烴基鏈,其粘度按咪唑啉型<吡啶型<吡咯烷鎓鹽的順序增加。對于不同的陰離子類型,粘度按Tf2N-<FAP-< BETI-< BF4-<PF6-<Cl-<Br-的順序增加。由于離子液體高度對稱近乎球形陰離子結構,它經常具有高粘性。離子體積更大,更疏水(BF4-和PF6-),或者通過全氟化引入更多的構象靈活性(Tf2N-,FAP-,BETI-),這樣都能減弱離子對間相互作用從而降低粘性。在常見的陽離子離子液體中,最低和最高粘度指數的離子液體都是與Tf2N-結合。了解離子液體粘度與結構的關系有助于我們設計合適的離子液體來滿足特殊工況。通過研究離子液體分子結構與其摩擦學性能之間的關系,我們可以得到以下結論:比較理想的陰離子應該是疏水的從而提高減摩抗磨能力和熱氧化穩定性。咪唑類陽離子上長的烷基基團可以提高摩擦性能,但是另一方面也會導致熱氧化穩定性降低。離子液體的抗磨能力可以通過加入添加劑得到提高,其中氨基酸鹽的效果最好。添加劑中的羧基可以很強的吸附在表面,從而形成保護膜。N-苯基添加劑比N-乙?;砑觿┑目鼓バ阅芤?,可能是因為苯基與咪唑環間有芳香作用。

離子液體可以以潤滑油,添加劑以及薄膜三種方式表現它的優良的摩擦學性能。其中,分子級的室溫離子液體薄膜在中等壓力下仍保持良好的潤滑性能,在剪切過程中并未出現靜摩擦和粘滑運動從而制止了摩擦副可能的磨損[12]。究其原因,可能是離子液體電荷以及其不規則的粒子形狀。

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離子液體在材料科學方面的應用

劉維民等人制備了多種咪唑啉類離子液體作為潤滑劑,他們發現烷基咪唑四氟硼酸鹽離子液體對鋼/鋼、鋼/鋁、鋼/銅、鋼/單晶硅、鋼/陶瓷以及陶瓷/陶瓷等體系具有良好的減阻抗磨和高承載能力,是一種極具發展前途的多功能潤滑材料。石油基潤滑劑通常難以滿足低傾點、高黏度指數、高熱氧化穩定性、低揮發性等性能要求,離子液體具有的特點與理想潤滑劑所期望的性能極為吻合,在空間技術、信息技術、精密機械等領域有良好應用前景。
離子液體兼有透光和導電的特性,使其可能成為一類新型的軟光學材料。Seddon等利用過渡金屬電子密集特性,將適當的陽離子和富電子的SnBr6陰離子結合,構成一類具有高折光率的液體,用于一些特定礦物的組成鑒定。Wilkes等合成了一系列含硫陰離子的離子液體,這些離子液體顯示出很強的三階非線性光學行為,在非線性光學材料及全光器件方面有潛在的用途。
澳大利亞的研究人員發現,離子液體可以極大地提高人造肌肉的功能(如肌肉的伸縮力量)。利用溶解性能獨特的醚鍵功能化的咪唑鹽離子液體,還可以處理核苷等生物大分子,這為某些抗癌藥物的尋找和合成提供了很好的思路。英國研究人員將憎水性離子液體用作一些藥物的儲存劑,構成可控藥物釋放系統。通過調整烷基咪唑陽離子上烷基側鏈的長短,可調控藥物釋放速率。

離子液體在有色金屬濕法冶金中的應用

介紹

有色金屬是重要的戰略資源并有著廣泛的工業應用,比如工業設備,醫療,
運輸業,能源,建造業,汽車,飛機,電子設備以及包裝材料。大多數的有色金屬是通過濕法冶金工業來獲得。比如,酸和堿主要用于溶解金屬氧化物,硫化物或硅酸鹽。電解和溶劑萃取頻繁用于回收金屬和富集金屬。有限數目的高溫熔融鹽也被廣泛應用于難熔金屬的回收。像鈦和鋁就來自于鈦礦和鋁礦[1]。近年來,有色金屬工業在快速地發展并取得了明顯的進步。然而,從天然礦石中得到的有色金屬的生產一般來說是耗能高,耗酸多,環境污染大以及腐蝕嚴重。進一步說,礦石需要從富含量少,檔次低或地質復雜地段并正在逐漸開采殆盡的高品質礦體中來。因此,以減少能源消耗,降低投資成本和減少溫室氣體排放的高效低溫環境友好型的金屬處理技術的發展是當務之急[2]。近年,由于離子液體的低毒性以及對環境幾乎沒有影響,因此被認為是最有希望的候選者。離子液體作為溶劑在冶金礦石中的應用可以為環保敏感的媒體提供一種潛在性以及為濕法冶金工藝提供替代方案。

離子液體(ILs)也叫做室溫離子液體(RILS)以及常溫熔融鹽。離子液體在常溫下為液態[3],是完全由有機陽離子和無機(或有機)陰離子組成。離子液體有許多有趣的物理性質,這些性質引起了許多化學家的基本興趣。由于在離子液體中進行的熱力學和動力學反應不同于在傳統的溶劑分子中進行的這兩種反應,就我們現階段所掌握的化學知識來說,化學是不斷變化發展的并且是不可預測的。離子液體已被成功廣泛地應用于材料的合成和制備,催化劑,金屬的電沉積以及燃料電池[4-6]。離子液體在溶劑和電化學方面的應用[4-6]具有以下幾點普性:1)非可燃性并且有非常低(或可忽略)的蒸汽壓。非可燃性的離子液體用作放熱反應的溶劑特別有價值。忽略不計的蒸汽壓意味著溶劑的揮發性可被忽略,并減少了對呼吸防護系統和排氣系統的需要。利用蒸汽壓低的性質可以用于高真空系統和產物與副產物的蒸餾與升華,而這些用傳統的低沸點的有機溶劑是做不到的。2)離子液體可以溶解廣泛范圍的無機和有機化合物。對于將不同組成的試劑溶解到相同相是重要的應用。3)具有廣泛的液體范圍和熱穩定性,可以使之加寬溫度范圍并且相對于通過使用傳統的分子溶劑和電解質系統達到的化學或電化學過程的動力控制來說,這可以使得動力控制更巨大。并且這個性質也用于依賴于溫度的分離技術,比如萃取,沉淀或結晶。4)更低的熔點,空氣和水的穩定性也增加了電化學的反應范圍。5)寬廣的電化學窗口,強的電化學穩定性和離子導電性,使得先前超越溶劑極限的電化學過程可以被觀察到。并且可以應用于替代傳統的溶劑基電解質。它易揮發,易燃,易滲漏且易腐蝕。它已被成功廣泛地應用于金屬的電沉積(尤其是活潑性金屬)以及許多的電化學電器,具體包括:燃料電池,太陽能電池和容量電池。6)離子液體是可設計型溶劑。不同的陽離子和陰離子可以組成不同種的離子液體并且它們的性質可以通過改變陽離子和陰離子被調節到適應一特定過程所需的要求。像濃度,熔點,粘性等性能可以通過簡單改變離子的結構而被改變。當在進行溶劑萃取或產物分離時,可以對離子的相對可溶性和萃取相的相對溶解性進行調整,以使該分離盡可能容易,這可以說是實質性的好處。

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離子液體在金屬離子的溶劑萃取中的應用

溶劑萃取是一個根據組成在兩個不相溶的液相中的溶解性的不同而使兩種
或多種組成相分離的過程。在濕法冶金中用萃取法從溶液中分離出金屬離子是一種重要的方法。穩定性好,具有非揮發性,廣泛的液體范圍,可燃性低,可調節的混溶性和極性以及決定于陰陽離子結構的親水性和疏水性等性質使得離子液體作為一種可以從溶液中用液–液萃取法萃取金屬離子的可替代的介質更具有一種吸引力。

DAI等人[29]用二環己基-18-冠醚-6(DCH18C6)作為萃取劑和雙(三氟甲烷-黃酰亞胺)作為溶劑從水溶液中萃取出Sr(NO3)2,并觀察得到了較大的分配系數值。CHUN等[30]人從CnmimPF6(n=4-9)水溶液中萃取活潑金屬,并測得其萃取率較低。當加入萃取劑DCH18C6時,出現高萃取率。選擇性順序為:K+>Rb+>Sd+Cs+>Na+≥Li+。ROGERS等人已將硝酸鈉,硝酸銫以及硝酸鍶從水溶液中萃取到CnmimPF6的DCH18C6和4,4’(5’)-二叔丁基環己烷-18-冠醚-6(Dtb18C6)中。研究發現,Dtb18C6的萃取率是最高的并且選擇性順序為:Sr+>Cs+>Na+。在含有冠醚[30],杯芳烴[31],雙硫腙[32]等額外的萃取劑時[33-60],由于金屬陽離子趨向于保留在水相,故將金屬離子從水相萃取至離子液體中是低效的。這些物種形成配合物顯著地增強了金屬離子的分離效果。許多研究工作關注于堿金屬的萃取與分離[30-31,38-39],堿金屬萃取重金屬[29,37-39,41-42],重金屬和放射性金屬[32-33,36-37,42-49]以及稀土金屬[43-60]的萃取與分離。ZHAO等人[35]和CHEN等人[57]已經審查了這個領域的部分工作。表二給出了近年來離子液體萃取金屬離子的進展情況,具體包括:堿金屬,堿土金屬,重金屬,放射性金屬以及稀有元素。

為了改善金屬離子的選擇性和溶解性,過去常用的方法包括一種在離子液體結構中名為特定功能化離子液體的金屬離子結扎官能團。功能化離子液體在疏水性溶劑和萃取劑中起著雙重作用。VISSER等人[36-37]介紹了離子液體的新的硫脲,尿素以及硫醚衍生物。這種離子液體被設計成可以萃取Hg2+和?Cd2+等重金屬離子,并且CHEN等人用相同的方法對稀土金屬進行萃取和分離[56-57]。
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離子液體在選礦中的應用

在濕法冶金中最重要的過程就是金屬從礦石中高效分離后可以從濃縮金屬
中回收。近十年來,硫化礦的濕法處理越來越受到人們的重視,如,冶金工業的綠色可持續發展越來越受到關注[7,11,26-27]。一些包括氯化浸出,生物浸出,壓力硫酸浸出的浸出過程已被開發成可以從黃銅礦中恢復精銅礦的數據。然而,由于氰化物的劇毒性,會產生環境后果,進出過程是有爭議的,并且會檢查出浸出新品種,因此,需要為生產銅的操作過程尋找一種新型綠色的濕法冶金過程,這種過程可以在耗能低,耗酸少,耗氧量少以及無污染排放的低溫環境和大氣環境中進行。離子液體被當做從硫化礦中浸取金,銀,銅和堿金屬的浸出溶劑(或者一種清潔液體或一種水混合物)[7,26-27]。目前,氰化物主要用于從礦石和精礦中浸出金和銀的濕法冶金中。

McCLUSCEY等人通過在電解精煉黃銅礦中使用離子液體的初步調查結果表明離子液體在銅硫化礦和堿金屬硫化物處理中應用的可能性[11]。由Fe(BF4)3和四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑組成的離子液體被用作黃銅礦好的浸出劑。8小時后,水溶液中的四氟硼酸鐵和[Bmim]BF4比例為1:1,并且在100°C時有效銅的萃取率達90%。
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離子液體處理金屬氧化物

金屬氧化物處理在金屬萃取,垃圾回收以及催化劑制備中是必不可少的過程。金屬氧化物在大多數的分子溶劑中是不溶的,一般要用強的無機酸水溶液來溶解,尤其是高溫熔融鹽也被廣泛用于難熔金屬的回收,比如從鈦礦和鋁礦中得來的鈦和鋁[1,12-13]。然而,在這些處理過程中會有許多的不足,比如,耗酸量大,廢酸的回收,環境污染,能量消耗大以及嚴重的腐蝕問題。因此,全世界都在關注于尋找一種可以在大氣環境和低溫環境中進行金屬氧化物處理的新型綠色溶劑,使用這種溶劑可以耗能低,耗氧少,以及不含任何污染物的釋放。離子液體能夠溶解許多無機和有機化合物并且可能在低溫時對金屬氧化物進行綠色加工。近年來,在這個領域,許多研究工作已受到關注并已經取得了很大的進步。

1997年,DAI和同事們[14]確定UO3咪唑基氯鋁酸鹽在65°C的溶解度為24.58毫摩爾。BELL等人[15]研究了V2O2(以米)的氯鋁酸鹽離子液體的溶解度。該氧化物被認為是非常易溶于堿性熔化物,1g的堿性熔化物可以溶解0.15g的氧化物。當然,該氧化物也易溶于中性熔化物。該作者已經報道了V2O5和酸性氯鋁酸鹽反應形成一種具有揮發性的VOCl3化合物。2003年,ABBOTT等人已經報道了像LiCl和AgCl,芳香酸,氨基酸以及氯化膽堿共晶中的金屬氧化物CuO(或尿素混合物)等無機鹽的溶解性[16]。一年之后,他們又研究報道了ZnO,CuO和Fe3O4在50°C時由膽堿氯化物和羧酸形成的3個深共晶溶劑(DES)中的溶解性[17]。他們發現Fe3O4在草酸或氯仿混合物中是最易溶的,而在苯丙酸中的溶解度比在草酸或氯仿中的溶解度少20倍。但是,CuO卻表現出了相反的特性。有人建議溶劑可被設計為兩種氧化物可以優先提取其中一種氧化物。迄今研究,大多數多個離子的過渡金屬氧化物被認為是可溶于深共晶溶劑中,雖然說,像硅酸鹽和鋁酸鹽這樣的多個共晶金屬氧化物是不溶于所有的深共晶溶劑的。這表明金屬離子可以從不需要溶解基質的硅鋁酸鹽中萃取出來。像Cu這樣的金屬可以在高效電流下使用大容量的電解法從深共晶溶劑中回收。這在礦物萃取和金屬氧化物處理中應該有潛在的應用。

2006年,離子液體—-膽堿氯化物(氯仿)和尿素被ABBOTT等人應用于電爐粉塵的處理[18]。研究發現ZnO,Cu2O和PbO2具有很大的溶解度。鋅和鉛可以被選擇性地去除隨后從離子液體中電積出來。不溶的鐵和硅鋁酸鹽可以從電爐粉塵中回收。17種普通金屬氧化物的溶解度在3種離子液體中已被測定。這些離子液體是由尿素,丙二酸,乙二醇并相對于NaCl和HCl的水溶液按一定比例組成的膽堿氯化物溶液[19]。表一列出了這些物質的具體比例。研究發現其溶解度順序為:HCl>丙二酸>尿素>NaCl>乙二醇。像ZnO這樣的多離子氧化物以類似的方式測得的溶解度比在預期的含水酸性溶液測得的更高。而像TiO2這樣的多共價金屬氧化物的溶解度可忽略不計。具有特定功能的被質子化的甜菜堿雙(三氟甲基黃酰亞胺)([Hbet]Tf2N)離子液體被ABBOTT等人用于金屬氧化物和金屬鹽的選擇性溶解[20]。研究發現Sc2O3,Y2O3,La2O3,Pr6O11,Nd2O3,Sm2O3,Eu2O3,Gd2O3,Tb4O7,Dy2O3,Ho2O3,Er2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3,UO3,PbO,ZnO,CdO,HgO,CuO,Ag2O,NiO和MnO金屬氧化物可以溶解于[Hbet][Tf2N]這種離子液體中。但是,鈷和鐵以及鋁和硅的氧化物是不容或者微溶于該離子液體的。最近,已經報道了在不同的特定功能離子液體中金屬氧化物的溶解度,如以下離子液體:甜菜堿雙(三氟甲基黃酰亞胺)([Hbet]Tf2N),N-丁基-N-二甲基甜菜堿雙(三氟甲基黃酰亞胺)([C4Hbet]Tf2N),N-己基-N-二甲基-甜菜堿雙(三氟甲基黃酰亞胺)([C6Hbet]Tf2N),N-羧甲基-N-甲基吡咯雙(三氟甲基黃酰亞胺)([HbetmPyr]Tf2N),N-羧甲基-N-甲基哌啶鎓雙(三氟甲基黃酰亞胺)([HbetmPip]Tf2N),N-羧甲基-N-甲基嗎啉雙(三氟甲基黃酰亞胺)([HbetmMor]Tf2N),N-羧甲基-N-甲基嗎啉乙酯雙(三氟甲基黃酰亞胺)([EtHbetmMor]Tf2N),N-羧甲基吡啶雙(三氟甲基黃酰亞胺)([HbetPy]Tf2N),1-羧甲基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基黃酰亞胺)([HbetmZm]Tf2N)[21]。研究發現氧化物Sc2O3,Y2O3,La2O3,Pr6O11,Nd2O3,Sm2O3,Eu2O3,Gd2O3,Tb4O7,Dy2O3,Ho2O3,Er2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3,UO3,PbO,ZnO,CdO,HgO,CuO,Ag2O,NiO和PbO以及氫氧化物Pb(OH)3,Zn(OH)2,cd(OH)2,Cu(OH)2,Ni(OH)2,Fe(OH)2,Fe(OH)3,Co(OH)2,Cr(OH)3,Mn(OH)2,,LiOH,,NaOH,KOH,RbOH,CsOH,Mg(OH)2,Ca(OH)2,Sr(OH)2和Ba(OH)2可以溶解其他氧化物的實驗條件下,發現CoO4,CoO,Co2O3,Cr2O3,FeO和Fe2O3不溶于該實驗條件下的離子液體中。然而這些氧化物可以通過在高溫時使用消化炸彈溶解在包括[Hbet]Tf2N在內的離子液體中。

ZHANG和同事們[22]最近報道了礬土(Al2O3)可以溶解在硫酸氫1-乙基-3-甲基咪唑[Emim]HSO4離子液體中,且在20°C時,溶解度為3.81g/L。這表明該系統可能滿足Al2O3的電解,并且Al2O3可以被電解到鉑電極的鋁上。在正常沉積為—0.54V和在潛在沉積(UPD)為—0.26V的情況下,該沉積是一種擴散控制的過程[22]。

以上提到的研究工作表明大多數的金屬氧化物可以有選擇地溶解在離子液體中,這為進一步萃取分離提供了一種新的方法來獲得離子液體中的特定金屬。尤其是,它可能為低檔礦石和難熔氧化物礦石提供了一種潛在的“綠色”浸出劑。即使在這方面已取得了很大的進步,依然存在具有挑戰性的問題。對于要求能溶解的金屬鹽需要高濃度的離子液體的潛在應用,金屬鹽的低溶性是一個嚴重的問題。比如,金屬的電沉積和合成納米顆粒的溶劑[23]。但不幸的是,對于離子液體中金屬鹽的溶解度的定量數據依然很稀少。因為最近有報道說,在離子液體中的溶劑化物的配位環境可能是獨一無二的,所以在離子液體中,金屬氧化物的溶解機制是一個需要被進一步研究觀察的關鍵問題[24-25]。

用于分離提純技術

由于離子液體具有其獨特的理化性能,非常適合于用作分離提純的溶劑?,F在在此方面已有大量的報道,如利用離子液體從發酵液中提取回收丁醇;利用超臨界CO2從離子液體中提取非揮發性有機物等等。我國化學工作者鄧友全等在此方面也有一定的研究。他們首次將離子液體應用到固-固分離領域中,以[BMIM]PF6作為分離牛黃酸和硫酸鈉固體混合物的浸取劑,有效地分離了牛黃酸,回收率高于97%,此方法具有很大的應用價值。

在不對稱催化反應中的應用

研究表明,將離子液體應用于不對稱催化反應,對映體的選擇性相對于普通溶劑有很大的提高,而且解決了傳統方法中產物不易從體系中分離出來這一難題。

Mmonteiro等將[RuCl2﹣(S)﹣BINAP]2·Net3催化劑前體溶在離子液體[BMIM]BF4中對2﹣芳基丙烯酸進行催化氫化,對應選擇性高于均相介質,氫化產物可以得到定量分離,回收的離子液體循環使用多次并不影響催化劑的活性和反應的選擇性。

將離子液體應用于不對稱催化反應中已有大量的報道,如Chen研究組報道了將離子液體應用于不對稱烯丙基烷基化反應中;Song研究組則將離子液體應用于不對稱環氧化反應中;Wasserschied等最近報道了從“手性池”(chiralpool)衍生的新型手性離子液體的合成和特性,我們相信這些手性離子液體的合成對于研究不對稱催化反應尤其在手性藥物合成方面將會有重大意義。

Heck反應

Heck反應即烯烴和鹵代芳烴或芳香酐在催化劑(如金屬鈀)的作用下,生成芳香烯烴的反應,這在有機合成中是一個重要的碳-碳結合反應。離子液體應用于此類反應中能較好地克服傳統反應存在的催化劑流失、所使用的有機溶劑揮發等問題。2000年,Vincenzo等報道了將離子液體應用于Heck反應后,該反應的反應速率很快,而且收率提高到90%以上Seddon等研究小組在三相系統[BMIM(1-丁基-3-甲基咪唑)]PF6/水/己烷中進行了Heck反應的研究,所用的催化劑留在離子液體中,可以循環使用,而產品溶解在有機層內,反應形成的副產物被提取到水相中,容易分離。

傅-克反應

傅-克反應包括傅-克?;透?克烷基化反應,這兩種類型的反應在有機化工中具有舉足輕重的地位。比較成熟的催化劑有沸石、固體酸和分子篩等。但是出于綠色合成和成本的考慮,許多化學工作者已改傳統溶劑為離子液體進行相關研究。

例如,Seddon等利用離子液體研究了兩可親核試劑吲哚和2-萘酚的烷基化反應,該方法簡單、產品易于分離,雜原子上的區域選擇性烷基化產率在90%以上,而且溶劑可以回收再利用,顯示了離子液體作為烷基化反應的溶劑時所具有的優勢。

1972年,Parshall就研究了在四已胺三氯錫酸鹽中乙烯的羰基化反應。近些年來,化學工作者在此方面做出了較多的努力。例如我國化學工作者鄧友全等在烷烴的羰基化方面作了相關的研究。他們首次報道了幾種烷烴在鹵化1-烷基吡啶和1-甲基-3-烷基咪唑鹽與無水AlCl3組成的超強酸性室溫離子液體中與CO的直接羰基化反應,產物為酮。

氫化反應

將離子液體應用于氫化反應已有大量的報道,反應中應用離子液體替代普通溶劑優點是:反應速率比普通溶劑中快幾倍;所用的離子液體和催化劑的混合液可以重復利用。研究表明,在過程中離子液體起到溶劑和催化劑的雙重作用。

由于離子液體能溶解部分過渡金屬,因而目前在氫化反應中運用離子液體研究最多的是用過渡金屬配合物作為催化劑的均相反應體系。另外,相對于傳統溶劑來說,將離子液體運用于柴油(主要是針對其中含有的芳烴)的氫化反應時具有產品易于分離、易純化,又不會造成環境污染等優點。