碱性功能化离子液体的合成及其在催化反应中的应用

《碱性功能化离子液体的合成及其在催化反应中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、关于论文使用授权的说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．85ⅥII第一章绪论帚一早殖比1．1离子液体的发展及挑战室温离子液体通常是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的，在室温或室温附近呈液体状态的盐类，通常也称室温熔盐或离子溶液，或有机离子液体。【1】常规的离子化合物只有在高温下才能变成液态，而离子液体在室温附近很宽的温度范围内均为液态。离子液体是因为阴、阳离子体积差异大，结构不对称，阴、阳离子之间静电引力小，离子在室温下能够自由移动而呈液态。它与传统的有机溶剂相比，离子液体具有很多独特的性质：①蒸汽压低，不易挥发，通常无色无味；②液态

2、温度范围宽，从低于或接近室温到300℃以上，具有良好的物理和化学稳定性；③具有较大的极性可调性，可以形成两相或多相体系，适合做分离溶剂或构成反应一分离耦合体系；④电化学稳定性高，具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，可以用作电化学反应介质或电池溶液。【2】关于离子液体的最早研究是1914年，EWalden等报道了第一个离子液体—硝酸乙基胺([EtNH3]附03】)【3】但当时由于硝酸乙基胺很容易爆炸，很快被人们遗忘。20世纪40年代，Hurley和Wier在寻找一种温和的电解条件时，把N．烷基吡啶加入AICl3中，发现两固体混合物加热后变成了无色透明的液体，

3、这就是第一代离子液体，即氯铝酸盐离子液体。【4巧】但是此类离子液体遇到水容易变质、分解，不易适用。1975年，R．A．Qsteryoung等人合成了N．烷基吡啶氯铝酸盐离子液体[61，该离子液体是在为导弹和空间探测器开发储能电池时研发的。但是在电化学方面，离子液体对水很敏感，制约了它的发展和利用。20世纪80年代，WiRes成功合成了1，3．二烷基咪唑氯铝酸盐类离子液体【刀，首次在有机合成中获得利用。但是，它和之前的离子液体有着相同的缺点：对水和空气敏感，此外它还具有强的腐蚀性，这都大大的限制了它们的应用范围。所以，迫切需要寻找对水和空气稳定的离子液体。终

4、于，在1992年，WiRes[8】等人合成了第一个对水和空气都很稳定的离子液体[Emim][BF4]。之后，人们又合成了由咪唑类阳离子与田F4厂和【PF6厂阴离子构成的新一代离子液体。2l世纪初期，季铵盐类、季磷盐类、多铵类，甚至是双咪唑类阳离子被相继报道【9】。这个阶段，离子液体掀起了研究高潮，同时伴随着绿色化学的兴起，离子液体的研究成为了一个科技前沿科学，展现出了巨大碱性功能化离子液体的合成及其在催化反应中的应用的潜力。总而言之，经过了20年的研究与发展，离子液体在理论和应用上进入了一个新的发展时期。但是，天下没有完美无缺的东西。首先，离子液体基础数据

5、的缺乏已经让它的理论和应用研究受到了很大的影响。离子液体的物理性质数据稀缺，代表着现阶段难以建立普适性的结构和性质的定量关系以及理论模型的预测。因此，我们的首要任务就是系统的、准确的测定其物理化学性质。其次，虽然，现如今虽然大量的离子液体被合成，但是并不是所有的离子液体都是绿色无污染的。因此，未来的离子液体要以天然产物为前体，因为天然产物具有很多的官能团，或者有手性【91，能合成出新型的离子液体。同时，离子液体的结构与性质的关系研究需要加深。我们知道，离子液体有一个最大的特点一可设计性，但是若没有科学的理论和规律指导，设计离子液体时会走很多弯路。所以，加强

6、离子液体的性质与结构探索，再加上发达的计算机时代，离子液体的设计一定会发展神速。最后，离子液体对环境的影响。现在，越来越多的离子液体被应用于工业化生产中，无论是作为催化剂还是溶剂，它最终会部分流失到环境中。到底离子液体会对环境造成多大的危害，或者在生物体内的累积程度以及对生物体的毒害【10】等一系列的问题已经引起了广泛的关注。离子液体的循环利用也是一个与环境直接相关的问题。绿色化学的基本要求是循环利用，降低离子液体的生产成本。【11】因此，需要重点研究离子液体的绿色过程集成理论与方法。2012年7月，国家发改委正式发布《战略性新兴产业发展规划》，其中“新材

7、料”的发展对于中国成为世界制造强国至关重要。离子液体本身是一种环保新材料，符合社会可持续性发展的国家战略要求，其次，因其具有独特、优异的性能，它还作为新兴的绿色溶剂、催化剂用于多种新材料的合成，其应用研究领域己从最初的化工领域迅速拓展到功能材料、能源、资源环境、生命科学等领域。[1211．2离子液体的种类和性质1．2．1离子液体的种类我们知道，离子液体通常是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的，因此，若按照数学中的排列组合计算，种类当然会非常多，甚至达到1018之多【13】。传统的方法根据有机阳离子的不同，将离子液体分为以下几类：①咪唑盐类，②季铵盐类，③

8、吡啶盐类，④季磷盐类。[14]但是现在的离子液体的种类大大丰富了，