离子液体催化剂文献综述

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1、离子液体在催化上的应用与研究进展摘要：离子液体具有很多独特的物理、化学性质，正引起人们越来越多的重视，被认为是一类可以取代传统有机溶剂对环境友好的新型绿色溶剂，在很多领域中有着诱人的应用前景。本文归纳了离子液体的优越性质，介绍了离子液体的分类和制备方法，综述了其作为催化剂在各种化学反应中的应用，并展望了离子液体在该领域中的应用前景。同时，还对离子液体的固定化方法进行了评述，并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势。关键字：离子液体，催化剂，合成，应用，固定化1前言离子液体(ionicliquid)是完全由阳离子和阴离子组成的离子液体是完全由阳离子和阴离子组成的并且在室温或

2、近于室温时为液体的熔融盐体系，它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成。离子液体与传统的熔融盐的显著区别是它的熔点比较低，一般低于150℃，根据离子液体的这一性质，可以用它代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。离子液体独特的可调节静电场、特殊的离子环境和多维弱相互作用等特点使人们更容易采用有效的手段对催化反应活性和选择性进行调控。离子液体低挥发和低可燃性等性质，使其催化反应更加安全，所以，当离子液体用作反应介质或催化剂，或同时兼具上述两种作用时，往往能表现出特殊的催化性能，这就为新催化材料和新反应的研究提供了新的机遇。经过多年的发展，离子液体的催

3、化作用成为离子液体研究最活跃的研究方向之一。离子液体的分类比较多，按照阳离子可以分为四类：（1）1,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N'-二烷基取代的咪唑离子，简记为[RR'im]+，例如1-丁基-3-甲基咪唑离子记为[Bmim]+，若2位上还有取代基R''，则简记为[RR''R'im]+，如1,2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为[MM'M''im]+；（2）N-烷基取代的吡啶离子，简记为[RPy]+；（3）烷基季铵离子[NRXH4-x]+，例如[Bu3NMe]+；（4）烷基季磷离子[PRxH4-x]+。根据阴离子的不同，离子液体可分为两类：（1）卤化盐+AlCl3型（其中C

4、l也可用Br代替），如1-乙基-3-甲基咪唑氯代铝酸盐（[emim]Cl-AlCl3），其缺点是对水极其敏感，要在真空或惰性气氛下进行处理和研究，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；（2）非卤化盐+AlCl3型（又称为新离子液体）的阳离子多为烷基取代的咪唑离子，阴离子为BF4-、PF6-、NO3-、ClO4-、CH3COO-、CF3COO-等，许多品种对水和空气不稳定，如1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[emim]BF4）以及NO3-、ClO4-为阴离子的离子液体要小心爆炸，尤其是在干燥的时候。离子液体是近年来绿色化学的研究热点之一，因为离子

5、液体在工业有机化学的清洁合成方面显示出潜在的应用前景。例如，传统的Friedel-Crafts烷基化反应在80℃下反应8h，得到产率为80%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：（1）具有较宽的稳定温度范围。通常在300℃范围内为液体，有利于动力学控制；在高于200℃时具有良好的热稳定性和化学稳定性。（2）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。（3）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

6、。（4）易于与其它物质分离，可以循环利用。（5）稳定、不易燃、可传热、可流动。（6）制备简单。如[BMIM]Cl/AlCl3，可由商业成品甲基咪唑和卤代烷直接合成中间产物，再与含有目标阴离子的无机盐反应生成相应的离子液体。（7）具有较弱的配位趋势。2离子液体在催化剂方向的应用2.1离子液体催化烷基化反应用烷基季铵盐离子液体催化C4烷基化反应，随着离子液体中季铵阳离子N上烷基链越长，烷基化油收率和C8选择性越高，汽油质量也越高；而且重复使用性能较好。用CuCl对离子液体进行改性，烷基化油收率达到178%，C8组分含量达到85%，辛烷值（RON）达到94.8。传统上F-C反应是

7、以无水AlCl3等Lewis酸为催化剂的，反应溶剂为石油醚、氯苯等，一般反应5～6h，收率为80%左右，产物为各种异构体的混合物，选择性差。生产过程中产生大量的酸性富铝废弃物及蒸汽，既不经济又污染环境。如若反应在[emim]AlCl3离子液体中进行，该离子液体既作为溶剂，也作为催化剂，反应只需30s就转化完全（100%转化），选择性极高，并能很好地克服了工业过程所存在的问题。用苯、甲苯、苯酚、萘等芳香族化合物与C9～C14（平均碳数为12）烯烃的烷基化反应引入长链烷基，是典型的烷基化反应过程。这类烷基化反应主要使用