氨基酸类离子液体的研究进展

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1、第29卷第1期渤海大学学报(自然科学版)Vol.29No.12008年3月JournalofBohaiUniversity(NaturalScienceEdition)Mar.2008氨基酸离子液体研究进展吴阳,张甜甜,宋溪明(辽宁大学化学院,辽宁沈阳110036)摘要:氨基酸离子液体(aminoacidionicliquids,AAILs)作为一种新型绿色溶剂,由于其具有更好的环境友好性、生物相容性、生物降解功能等受到科学工作者的广泛关注。氨基酸既可以作为阴离子也可以作为阳离子构成氨基酸离子液体。AAIL

2、s的合成方法简便易行,能够通过修饰或改变氨基酸侧链取代基团设计合成具有特定功能的氨基酸离子液体。AAILs的各种性质,如熔点、玻璃化温度、热稳定性、黏度及导电性等受到氨基酸侧链或官能团的影响。另外,氨基酸离子液体能够提供稳定的手性中心,是目前少数几个可以由阴离子提供手性的手性离子液体之一。由于氨基酸离子液体具有许多独特的性质并且生产成本低,使其在实验和理论研究上都得到广泛的重视,在手性溶剂、催化剂、多肽合成中间体、制药等领域拥有一定的应用空间。关键词:氨基酸离子液体;绿色;合成;性质中图分类号:O645文献

3、标识码:A文章编号:1673-0569(2008)01-0001-071引言离子液体是完全由特定阳离子和阴离子构成的,在室温或近于室温下呈液态的物质。室温离子液体是一种优良溶剂,可以溶解极性和非极性有机物、无机物,易于分离,可以循环使用。离子液体的液态范[1-4]围很宽,无蒸汽压,不挥发,不会造成环境污染,被誉为绿色溶剂。研究表明离子液体的实际合成过程并非是绿色的,如常用的咪唑类离子液体的合成需要经过离子交换反应,使用挥发性溶剂(如二氯甲烷)和水溶剂,产生大量的废有机溶剂、废水和固体废物;氯铝酸盐离子液体遇

4、到水和空气不稳定;六氟[5]磷酸盐离子液体很不稳定,当遇到湿气时就会发生水解作用而释放出氟化氢气体。尽管这些离子液体[6]不会通过蒸发而进入外界环境,但是它们都易溶于水,从而进入生物圈。离子液体对环境造成的污染会多大、离子液体在自然界的降解性如何,以及离子液体在生物体内的累积程度和对生物体的毒性等一[7]系列问题,引起了人们的重视。为了获得更加绿色的离子液体,就要求初始原料是无毒,可重复利用,并且具有较低的生产成本,因此开发生物可再生资源,如用天然产物合成室温离子液体或直接合成可降[8]解离子液体开始受到广

5、泛关注。以天然氨基酸为原料合成氨基酸离子液体就应运而生。氨基酸离子液体(aminoacidionicliquids,AAILs)中天然氨基酸及其衍生物既可以充当离子液体的阴离子也可以充当阳离子,如甘氨酸硝酸盐(GlyNO3),丙氨酸四氟化硼盐(AlaBF4),1-乙基-3-甲基-咪唑甘氨酸盐(EMIGly),1-乙基-3-甲基-咪唑缬氨酸盐(EMIVal)等。类似于常规离子液体,氨基酸离收稿日期:2008-01-13.基金项目:国家自然科学基金资助项目(No:20703021).作者简介:吴阳(1976-)

6、,女,博士,副教授,从事计算化学研究;宋溪明(1957-),男,博士,教授,从事绿色合成与先进材料制备化学研究.2渤海大学学报(自然科学版)第29卷子液体也具有高热稳定性,可忽略的蒸汽压,宽的液态稳定区间等性质。同时,氨基酸离子液体又具有许多独特的性质,如氨基酸离子液体有很强的氢键网络结构,能够溶解许多生命物质,如DNA,纤维素,碳[9]酰类化合物等;能够提供稳定的手性中心,成为少数几个可以有阴离子提供手性的手性离子液体之[10]一;代替传统有机溶剂介质进行化学反应,实现反应过程的绿色化等。这样,在各种各样

7、的领域,如工业化学,药物化学,氨基酸离子液体具有广泛的应用,如多肽合成、手性溶液、功能材料以及生物降解材[11]料等。目前,氨基酸离子液体的研究得到了迅猛的发展。2氨基酸离子液体的类型与合成2.1氨基酸离子液体的离子类型[9]Ohno等在2004年首先合成了以1-乙基-3-甲基-咪唑([emim])为阳离子,20种天然氨基酸(如甘氨酸Gly,丙氨酸Ala,蛋氨酸Met,谷氨酸Glu等)为阴离子的AAILs。合成的AAILs,如[emim][Leu],[emim][Met],[emim][Ala],[emim

8、][Gly]等,在室温下呈液态,近乎无色透明,能够和多种有机溶剂[9](如甲醇、丙腈和氯仿等)相混溶。用示差扫描量热法及热重分析法检验合成的氨基酸离子液体,发现离子液体的玻璃化温度、离子电导性、黏度以及与其它有机溶剂的混溶性等性质,都和氨基酸离子的侧链结构密切相关。同时其功能调变性可以通过改变氨基酸基团、碳酰基团等功能性基团实现,从而控制氨基酸离子液体的手性、疏水性、离子导电性、熔点等。[12]北京大学的寇元等改