阴离子手性离子液体的合成研究开题报告

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1、开题报告阴离子手性离子液体的合成研究一．选题背景及意义伴随着经济飞跃发，人类所生存的环境也面临着严峻的考验，而大多数环境污染是由化工生成所造成的。如何解决生态环境问题，减少环境污染，实现清洁化可持续发展的化学化工生产，使得绿色化学成为一门尤为重要的化学分支学科。作为一种新型的有机溶剂，离子液体因其独特的化学特性(不挥发、无蒸气压、易与其它物质分离、不可燃等)逐渐成为人们研究的热点，如今已被成功地用于化学合成、化学分离和电化学方面，并取得了较好的结果。近年来，将离子液体应用于不对称合成逐渐引起研究者的兴趣。离子液体在不对合成

2、中的作用大致有3种：(1)离子液体作为反应溶剂，而手性的产生是来自手性底物或手性试剂；(2)离子液体用来回收手催化剂，手性的产生是来自于手催化剂；(3)使用手性离子液体催化不对称合或拆分对映体。手性离子液体(ChiralIonicLiquids，简称CILs)是一类功能化的离子液体[1-2]，它综合了离子液体及手性物质两方面的优点及特性，可应用于手性识别、不对称合成、对映体的拆分、立体选择聚合、气相色谱、NMR位移试剂和液晶等领域。合成手性离子液体较为困难且费用昂贵限制了它的广泛应用，但是由于在不对称合成中手性离子液体可作

3、为手性诱导物或手性催化剂的应用前景促使研究者不断地去合成新型手性离子液体。手性离子液体的制备既可以使用手性源(如氨基酸、胺、氨基醇以及生物碱类)，也可以利用不对称合成的手段,其所具有的手性可位于分子的中心、轴或者平面上。阴离子型离子液体的手性源可以是天然的手性羧酸，如天然氨基酸[3]、L-乳酸[4]等，因此，阴离子型手性离子液体的合成有比较大的空间。阴离子手性离子液体可通过离子交换反应获得，其阴离子部分来自手性氨基酸的酸根，阳离子部分来自普通的离子液体。交换反应中利用无机盐在有机溶剂中的溶解度低的性质，使卤化钠或卤化钾沉淀

4、析出，从而获得手性离子液体。二、相关研究的最新成果及动态2.1含手性碳离子液体咪唑类手性离子液体是有机工作者研究最多的一类离子液体。1997年，Howarth等[3]合成并报道了首个具有手性的离子液体溴化N,N-二(S-2’-甲基丁基)咪唑(图1.1)，开启了手性离子液体研究的热潮。图1.1图1.22004年，Laschat等[4]利用香茅醇与三苯基磷反应后得到的溴代物1与一系列烷基咪唑发生烷基化，阴离子交换合成了一系列具有香茅基的手性离子液体(图1.2)。同时，Jonathan等[5]利用易得的乳酸乙酯与N-甲基咪唑为原

5、料合成了一种新型疏水性手性离子液体，且获得和很好的产率。图1.32005年，Ko等[6]发以手性醇与咪唑为原料，利用Mitsunobu反应合成离子液体前体(图1.4)，另外他们也合成了两种具有手性的离子液体。图1.4Bao等人[7]以天然的(L)-酒石酸二乙酯与(L)-乳酸乙酯为手性源合成两种新型手性咪唑离子液体(图1.5)。图1.52007年，Luo等人[8]以L-吡咯醇为手性源，通过四步反应得到了一系列手性离子液体，这些离子液体在室温条件下为粘稠状的液体，能够溶解于中等极性的离子液体而不能够溶解于弱极性的溶剂。图1.6

6、2008年，Zlotin等人[9]合成了具有两性的手性咪唑离子液体2，他们以具有手性的化合物1为手性源，经过四步反应合成了目标产物(图1.7)，其中阴离子为BF4-的离子液体熔点最低，为119℃。图1.72003年，Bao等[10]利用手性胺与乙二醛的成环反应，制得含手性烷基的取代咪唑后与氯代烃反应，再进行阴离子交换得到了熔点为90℃手性离子液体(图1.8)，总产率为30%，这个合成路线巧妙的避开了常用的在咪唑环上引入手性中心的烷基化反应路线，为设计功能化离子液体结构提供了一个新的思路。图1.82005年，Genisson

7、等人[11]以具有手性伯胺为起始原料，依次进行烷基化、成环、氧化和离子交换后得到了手性离子液体3(图1.9)，他们在氧化前也对4,5-二氢咪唑进行烷基化后合成了一类手性离子液体2(图1.9)，这些离子液体在常温下均为液态且与水不混溶。图1.92008年，Headley等[12]为了研究离子液体对BH反应的影响合成了具有双手性咪唑类离子液体。他们以1-甲基-2-咪唑甲醛与(1S,2R)-去甲麻黄碱为起始原料，通过缩合反应，烷基化，离子交换得到目的产物(图1.10)。图1.101999年，Seddon等[13]通过利用具有手性

8、的(S)-2-羟基丙酸钠与甲基丁基咪唑氯化盐进行离子交换，合成了第一例具有手性阴离子的离子液体。图1.11Ohno等[14]第一次合成并报道了以[Emim]+为阳离子，而阴离子则为20种氨基酸的手性离子液体。这些含手性阴离子的离子液体均为透明的液体，且不溶于乙醚，但是能够溶解于大多数有机溶剂，如甲醇等。