离子液体——绿色溶剂

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1、绿色溶剂--离子液体摘要：简单介绍了离子液体的发展历史，分类方法和合成方法；详细介绍了离子液体在萃取分离中的应用，包括固-固分离、固-液分离、液-液萃取分离、离子液体与超临界CO2结合的萃取分离等。前言　人类进入20世纪后半期之后，由于社会的繁荣进步，人口的急剧增长，工业的高度发达，资源的大量消耗，污染的日益严重，环境的迅速恶化，导致20世纪末期的人类面临有史以来最严重的环境危机。严峻的现实迫使人们必须尽快找到一条不破坏人类赖以生存的环境、不危害并有利于人类生存的可持续发展的道路。社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、

2、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点，已被提到了发展战略的高度。在这种情况下，绿色化学的出现证实了走可持续发展道路的可能性。离子液体是近年来绿色化学研究的热点之一。离子液体经过近二十年的研究，体系逐渐壮大，离子液体的种类已达到数百种之多。丰富的种类资源为其应用提供了有力的保障。离子液体(ionicliquids)又称为室温离子液体(roomtemperatureionicliquid)、室温熔融盐(roomtemperaturemoltensalts)、有机离子液体等，是一种由有机阳离子和无机阴离子相互结合而成,在室温

3、或低温下呈液态的盐类化合物。离子液体具有如下特点[1,2]：①无色、无味、几乎无蒸气压；②有高的热稳定性和化学稳定性，呈液态的温度范围大；③无可燃性，无着火点，热容量较大且粘度低；④离子电导率高,分解电压（也称电化学窗口）一般高达3～5V；⑤具有很强的Bronsted、Lewis和Franklin酸性以及超酸性质,且酸碱性可进行调节；⑥能溶解大多数无机物、金属配合物、有机物和高分子材料(聚乙烯、PTFE或玻璃除外),还能溶解一些气体,如H2,CO和O2等；⑦弱配位能力；①价格相对便宜,而且容易制备。这些特点是其他许多分子溶剂不

4、可比拟的独特性能，并集多重功能于一身。与一般有机溶剂不同，离子液体很难挥发，所以实验室使用无毒性且无污染。此外，研究发现，可以很容易地从离子液体中萃取产物并回收催化剂，能多次循环使用这些液体，从而实现了合成的绿色化，因而它也被称为“绿色溶剂”。因此，离子液体可被用于清洁生产和开发清洁工艺。为此，笔者将其主要制备方法及在萃取分离中的应用综述如下。1．离子液体的研究历史早在1914年就发现了第一个离子液体：硝基乙胺,但此后对该领域的研究缓慢。20世纪70年代末期，Osteryong和Wilkes研究小组第一次成功地制取了室温氯铝酸

5、盐。此时，离子液体的研究和发展主要集中在电化学应用上。20世纪80年代初，WilkesJS等首次报道了含氯化铝的离子液体1-丁基吡啶盐和N-乙基-N′-甲基咪唑盐，并用于Friedel-Crafts酰化反应，由于此类离子液体对水极其敏感，需要在完全真空中或惰性气氛下进行处理和研究，因此阻碍了其广泛应用。直到1992年，Wilkes领导的研究小组合成出抗水性、稳定性强的1－乙基－3－甲基咪唑硼酸盐（bmim[BF4]）离子液体，离子液体的研究才迅速发展。1996年，Bonhote等人首次报道了含N(CF3SO2)2-的咪唑类离子

6、液体,这种离子液体不仅对水稳定，不溶于水，还兼具低粘度、低熔点、高导电性的优点，此后N(CF3SO2)2-成为被广泛采用的离子之一。2000年，VisserAE等首次报道了含异喹啉类阳离子的离子液体，同年，David工作组报道了含氟取代烷烃链的离子液体，它们可作为表面活性剂将全氟取代烃(即氟碳化合物)分散于离子液体中，这一发现无疑将推动两种新型绿色溶剂在应用中的结合。2001年，Golding等报道了具有配位能力的N(CN)2-类新离子液体。2003年，Bao等又报道了从天然氨基酸中制备出稳定的手性咪唑阳离子，可见手性的引入将

7、为离子液体的发展注入新的活力。2005年,Bicak等[3]报道了一种新离子液体：2－羟基乙铵甲酸盐，它有极低的熔点(-82℃)，室温时有很高的离子电导率(3.3mS·㎝-1)以及高可极化度，热稳定性达到150℃，此离子液体能溶解许多无机盐，一些不溶解的聚合物如聚苯胺和聚砒咯在此离子液体中也有很好的溶解性。2．离子液体的分类及合成2．1离子液体的分类从理论上讲，改变不同的阳离子/阴离子组合可设计合成许多种离子液体，但当前研究的离子液体仍为数不多。阳离子主要有5类[4]:烷基取代的咪唑阳离子，包括N,N-二烷基取代[RR′Im]

8、+离子和2或4位亦被取代的[RR′R″Im]+离子；烷基取代的吡啶阳离子[RPy]+；烷基季铵阳离子[NRxH4-x]+；烷基季鏻阳离子[PRxH4-x]+；烷基锍阳离子。其中，对烷基取代的咪唑离子和烷基取代的吡啶离子研究较多。阴离子主要有对水极其敏感的氯铝酸根离子,如AlC