离子液体—环境友好的溶剂和催化剂

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1、维普资讯http://www.cqvip.com“““第19卷第2期化学反应工程与工艺Vol19．No22003年6月{一ll述综一ChemicalReactionEngineeringandTech,nologyJun．2003文章编号：l00l一7631(2003)02-0l64—07”离子液体一环境友好的溶剂和催化剂张玉芬，乔聪震，张金昌，李成岳(北京化工大学可控化学反应科学与技术教育部重点实验室．北京100029)摘要：介绍了离子液体作为绿色溶剂和环境友好催化剂在石油化工的应用现状，并对离子液体的合成、结构、性能及应用等方面的研究

2、进展作了较为详细的讨论，重点介绍了离子液体作为环境友好催化剂的主要应用。关键词：离子液体；环境友好；合成方法；值化；溶卉薯中圈分类号；TQ426文献标识码：A2O世纪7O年代以来，人们从多次的化学事故中吸取经验教训，认识到环境保护和可持续发展的重要性，实施污染防治和清洁生产的战略已形成了世界性的共识。随着对环境保护的要求日趋严格，促使科技研究与开发的重点已转向开发绿色和清洁技术以及环境友好催化体系的设计、废弃物的排放、能源利用的合理性以及产品清洁尺度等多个方面。严格的绿色化标准迫使人们去打破传统，寻找一种更理想的生产途径。在这方面，离子液

3、体(IonicLiquids，ILs)正发挥着独特的作用Ⅲ。本工作结合ILs的特性和其目前作为环境友好催化剂的主要应用方面进行了较为详细的讨论。1离子液体1．1离子液体的定义离子液体(Ionicliquid)就是完全由离子组成的液体，是低温(<100C)下呈液态的盐，也称低温熔融盐，它一般由有机阳离子和无机阴离子组成。I．2离子液体的种类离子液体种类繁多，改变阳离子一阴离子的不同组合，可以设计出不同的离子液体。离子液体中常见的阳离子类型有烷基季铵阳离子[NRH一]、烷基季磷阳离子[-PRH一]、1，3一二烷基取代的咪唑阳离子或称Ⅳ，Ⅳ一二

4、烷基取代的咪唑阳离子[R。R。im-I、N一烷基取代的吡啶阳离子[-RPy]。其中最常见的是Ⅳ，Ⅳ一二烷基咪唑阳离子L2]。根据阴离子的不同可将离子液体分为2大类：一类是卤化盐+AICI。(AIBr。)，例如EBMIM]CI—AICI。，此类离子液体被研究的较早[3~5]，对以其为溶剂的化学反应研究也较多，现仍有研究报道。此牧稿日期：2002—12—23；修订日期：2003—02—25作者简介；张玉芬(1970一)，女，硕士研究生；李成岳(1936一)，男，教授，博士生导师，通讯联系人。基金项目：国家“973项目”资助课题(G200004

5、8006)维普资讯http://www.cqvip.com第2期张玉芬等．离子液体一环境友好的溶剂和催化剂165类离子液体虽然具有离子液体的许多优点，但其缺点是对水极其敏感，见水易分解以及在空气中不稳定，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的化学反应有决定性的影响。此外，A1C1。遇水会放出HC1，对皮肤有刺激作用[2]。另一类与Wikes等人的工作啪有关，他们发现一些离子液体如[EMIM~BF。类离子液体，具有不同于A1C1。类离子液体的性质，这类离子液体也被称为新离子液体。其组成固定，而且其

6、中许多品种对水和空气是稳定的。其阳离子多为烷基取代的咪唑离子[RR。ira；，阴离子多用BF一、PF一，也有用CF。sO。一、(CFsSO)N一、C3F7C00一、C4F9SO3一、CF3CO0一、(CF3SO2)3C一、(C2F5SO2)3C一、(C2F5SO2)2N一、SbF6一、AsF6一、CBl1H：一及其取代物、NO：一等，其中在制备以NO。一、C10。一等为阴离子的离子液体时要小心爆炸，尤其在干燥过程中更是如此[2]。1．3离子液体的突出优点离子液体是近年来绿色化学的研究热点之一，因为离子液体在工业有机化学的清洁合成方面显示出

7、潜在的应用前景。例如，传统的Friedel—Crafts烷基化反应在80C下反应8h，得到产率为8O的异构体混合物，采用离子液体，同样的反应在0℃下反应30s得到产率为98的单一异构体。除了它们所表现出的高活性、高选择性外，离子液体还具有如下优点：●离子液体具有非挥发特性，几乎没有蒸汽压，因此它们可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题。●具有较宽的稳定温度范围。通常在300~C范围内为液体，有利于动力学控制；在高于200~C时具有良好的热稳定性和化学稳定性。●具有良好的溶解性能。它们对无机和有机材料表现出良好的溶解能力。

8、●通过对阴、阳离子的合理设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸。●易于与其它物质分离，可以循环利用。●稳定、不易燃、可传热、可流动。●制备简单。如[BMIM-]