淺談離子液體及其在綠色有機(jī)合成中的應(yīng)用.pdf

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1、淺談離子液體及其在綠色有機(jī)合成中的應(yīng)用易東徐爽(銀川能源學(xué)院，寧夏750105)摘要：近幾年來(lái)，人們?nèi)找骊P(guān)注環(huán)境危機(jī)，而傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑被人們認(rèn)為是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重、危害最大的物質(zhì)之一。傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的使用遍布各個(gè)行業(yè)，但它易爆炸、易燃燒、而且非常容易揮發(fā)出對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)的機(jī)能，對(duì)環(huán)境和人們的健康有著很深的影響。而在此時(shí)，離子液體作為一種新型的有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)受到了人們的青睞。本文主要是離子液體的概述以及介紹其合成步驟，闡述其發(fā)展現(xiàn)狀，并總結(jié)近些年來(lái)離子液體在綠色有機(jī)合成中的應(yīng)用，包括氫化反應(yīng)、Diek一趟der反應(yīng)、傅一克反應(yīng)、以及其它合成反應(yīng)等。關(guān)鍵詞：離子液體；有機(jī)合成；綠色化學(xué)；

2、合成反應(yīng)隨著環(huán)境污染的加重，科學(xué)家們更加重視綠色化學(xué)，而想實(shí)現(xiàn)真正的綠色化學(xué)工業(yè)，想要從根本上醫(yī)治環(huán)境問(wèn)題，至關(guān)重要的一點(diǎn)就是解決有機(jī)溶劑污染源，以綠色溶劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑來(lái)進(jìn)行有機(jī)合成。進(jìn)行綠色化學(xué)的核心就是充分的利用每一種物質(zhì)，充分的利用每一個(gè)原子，促進(jìn)原子循環(huán)，減少?gòu)U物的產(chǎn)生。離子液體作為綠色可循環(huán)反應(yīng)介質(zhì)自然成為化工研究人員重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，被廣泛的用于有機(jī)合成。1離子液體概述離子液體全部由帶正負(fù)電的離子構(gòu)成，相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的有刺激性氣味、有惡臭、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，離子液體作為新型有機(jī)溶劑更加的綠色環(huán)保，而且更易于回收循環(huán)使用。由于這些優(yōu)越的特性，離子液體成為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的高

3、效能綠色溶劑。2合成離子液體的主要步驟離子液體的合成方法有多種，其中有兩個(gè)基本方法，分別為直接合成法和兩步合成法。2．1直接合成法離子液體的直接合成法比較快速，操作也比較簡(jiǎn)單，主要是通過(guò)酸堿中和反應(yīng)或季胺化反應(yīng)等一步合成離子液體。冗。Mr，㈣／“＼夕“∞?一^．蔣乒+強(qiáng)r。。／“＼以。2．2兩步合成法兩步合成法主要用于獲取，無(wú)法使用直接合成法合成的離子液體。步驟一般為，通過(guò)季胺化反應(yīng)先制備出含有期待產(chǎn)生陽(yáng)離子的鹵鹽型溶液，然后再以相應(yīng)的陰離子置換出目標(biāo)離子溶液。3離子液體應(yīng)用的現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)于離子液體的研究相對(duì)較晚，隨著進(jìn)一步的研究和使用，也有一些問(wèn)題有待解決：3．1離子液體粘度相對(duì)較高，

4、若不解決，液體的擴(kuò)散速度將持續(xù)緩慢。3．2離子液體的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)少，需要深入研究以達(dá)精確，否則不利于離子液體工業(yè)化。3．3離子液體雖不像其他傳統(tǒng)介質(zhì)易揮發(fā)污染空氣，但其是否造成污染仍然有待考察，比如其潛在毒性、不可降解性等等。只有這些問(wèn)題被相關(guān)研究人士妥善解決后，離子液體才有可能快速發(fā)展，其適用領(lǐng)域也將進(jìn)一步擴(kuò)大，發(fā)揮其無(wú)限的潛力，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，促進(jìn)發(fā)展，為解除環(huán)境危機(jī)做出貢獻(xiàn)。4綠色有機(jī)合成中的應(yīng)用離子液體相對(duì)于其他傳統(tǒng)溶劑具有優(yōu)越的性能，因此在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，而在化學(xué)研究當(dāng)中，離子液體作為反應(yīng)的溶劑、催化劑，已經(jīng)被應(yīng)用到很多種類(lèi)型的反應(yīng)之中。4．1氫化反應(yīng)在氫化反應(yīng)中，

5、離子液體既作為反應(yīng)溶液又作為催化劑，起到了兩重效果。使用離子液體相對(duì)干使用傳統(tǒng)其他傳統(tǒng)溶劑還有更多的優(yōu)點(diǎn)，如：離子液體對(duì)于傳統(tǒng)的反應(yīng)溶劑有更強(qiáng)的催化作用，反應(yīng)速率是普通反應(yīng)溶劑的幾倍，而且這其中離子液體可以重復(fù)循環(huán)利用，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。除此之外，相對(duì)于傳統(tǒng)溶劑來(lái)說(shuō)，在個(gè)別氫化反應(yīng)中使用離子液體不會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且更加利于分離所需物質(zhì)。例如柴油的氫化反應(yīng)。4．2傅一克反應(yīng)傅一克?；透狄豢送榛磻?yīng)是傅一克反應(yīng)的主要構(gòu)成，在有機(jī)化工中地位顯著。雖然有較為成熟的催化劑以供挑選，但選擇離子液體來(lái)進(jìn)行研究，顯然更加符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，更加綠色安全。在選取離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶液作為反應(yīng)介

6、質(zhì)方面，化學(xué)家們做出了許多的努力。4．3Heck反應(yīng)Heck反應(yīng)主要為烯烴和鹵代芳烴(芳香酐)在催化劑的作用下，生成芳香烯烴的反應(yīng)。在傳統(tǒng)的反應(yīng)中，催化劑與反應(yīng)溶劑存在經(jīng)常性揮發(fā)流失，而離子液體，它不易揮發(fā)，不易流失，較為有效的除去了此類(lèi)問(wèn)題。同樣的，在Heck反應(yīng)當(dāng)中，使用離子液體也有循環(huán)利用、易于分離等特性。4．4Diels-Alder反應(yīng)Diels-Alder反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)中處于非常重要的地位，所以人們對(duì)該反應(yīng)也更為關(guān)注。Howarth的研究小組對(duì)于此類(lèi)反應(yīng)的觀察報(bào)告顯示，在此類(lèi)反應(yīng)中，使用離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)介質(zhì)還有不同于其他優(yōu)越性能的地方，就是反應(yīng)在離子液體中進(jìn)行時(shí)的立體選擇性更

7、出色。在此之后，不斷有化學(xué)家對(duì)此進(jìn)行研2015年s月托，彳琿I215究，多數(shù)的研究表明在離子液體中進(jìn)行的該反應(yīng)不但反應(yīng)的速度比傳統(tǒng)溶液更快，反應(yīng)產(chǎn)率也相對(duì)較高，反應(yīng)的立體選擇性也極好。4．5不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)對(duì)于離子液體的應(yīng)用，解決了分離所需物質(zhì)難的難題，對(duì)應(yīng)的選擇性也有大幅提高。世界范圍內(nèi)各研究組分別將離子液體應(yīng)用于不同的不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)中合成了手性離子液體，此類(lèi)液體的合成對(duì)于手性藥物的合成起到了強(qiáng)有力的推進(jìn)作用。4．6分離提純根據(jù)前