2024年4月21日发(作者：)
离子液体的分类、合成与应用
当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子 、烷基季瞵
离子、1, 3-二烷基取代的咪唑离子 、N-烷基取代的吡啶离子记为。
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。其制备
方法是将固体的卤化盐与AlCl3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AlCl3遇水会放出HCl,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[ emim ]
BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。这类离子液体不同于AlCl3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
几年取得惊人进展。[center][center][center]其正离子多为烷基取代的
咪唑离子[ R
1
R
3
im ] + ,如[ bmim ] + ,负离子多用BF
4
-、PF
6
- ,
也有CF
3
SO
3
-、(CF
3
SO
2
)
2
N-、C
3
F
7
COO-、C
4
F
9
SO
3
、CF
3
COO- 、(CF
3
SO
2
)
3
C- 、(C
2
F
5
SO
2
)
3
C- 、(C
2
F
5
SO
2
)
2
N-、SbF
6
-、AsF
6
、为负离子的
离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。
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,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。
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, Hirao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[bmim]、[CF3 SO3]、[bmim]Cl等。
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MXy来
得到目标离子液体。在第二步反应中,使用金属盐MY(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,
0
发布评论