新型高效溶剂--离子液体简介及其物化性质

      1概述
       所谓的离子液体(ionic liquids)，又称为室温离子液体(ambient temperature ionic liquids)、室温熔融盐(room temperature melting salts)是指由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近室温下呈液态的盐类化合物[30,31]，它们具有很多分子溶剂或传统催化剂不可比拟的独特性能。1914年第一个离子液体硝酸乙基铵[EtNH3]NO3被发现。20世纪80年代初期，K.Seddon研究组、英国BP公司和法国IFP等研究机构开始较系统地探索离子液体作为溶剂与催化剂的可能性。上世纪90年代以后，从传统的氯铝酸体系，到对水稳定阴离子的引入以及今天涌现出的大量功能化的离子液体，离子液体家族正快速地发展与壮大，一系列性能稳定的离子液体的成功合成使其在催化与有机合成领域的应用研究逐渐活跃起来，有关离子液体制备、性质和应用的研究论文发表的数量也明显呈上升趋势，而且这些文章频频出现在Angew. Chen. Int., Ed., J. Am. Chem. Soc., Chem. Commun., Org. Lett., Green Chem.等权威的化学期刊上。利用离子液体选择溶解的特性，德国BASF公司于2002年成功开发了制备烷氧基苯基膦的BASIL(biphasic acids cavenging utilizing ionic liquids)工艺。它主要是利用N-甲基咪唑作为酸性物质(HCl)的捕获剂，得到熔点为75 ℃的[Hmim]Cl(氯化1-甲基-3-氢咪唑盐，操作温度下为液体)。所产生的这种离子液体同产物不混溶而分层，便于产物的分离。目前该工艺已达到数吨级生产规模，这也是目前为止离子液体实现规模化应用的唯一实例[32]。特别是近几年来，离子液体充当一种“需求特定”(task-specific)或“量体裁衣”(tailor-making)的“绿色”溶剂或液固催化剂的“液体载体”在催化和有机反应中发挥了独特的作用，正在受到人们的关注，可以说离子液体研究的潜在价值已经得到了各国化学工作者的广泛认同[33,34]。
        2 离子液体的物理化学特性
        离子液体的组成决定了其性能，基于“剪裁”技术，通过选择合适的阴、阳离子，以不同的配比结合，可以在较大的范围内调变离子液体的物理和化学性能，根据需要，设计并合成出所需要的离子液体。由于离子液体在室温或近室温下为液体的独特性，因此它们具有很多有机分子溶剂或催化剂无法比拟的独特性能。例如：无色、无臭、不挥发和低蒸汽压；有较长的稳定的温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学电位窗口；可进行阴阳离子的设计，故可调节其对无机电解质、水、有机物和无机物及聚合物的溶解性；离子液体的溶解性较强而其配位能力弱，不会使催化剂失活，可作为催化剂的液体载体；对于酸性离子液体，可对其酸度进行调变至所需的酸强度[35]。由于离子液体的上述特性，使其可以在许多化学反应过程中代替易挥发且有毒的有机溶剂或催化剂使用。