离子液体在催化缩酮(醛)中的应用文献综述
2020-06-11 22:21:16
1.1 研究背景
近年来,随着绿色化学的日益发展,人们对化工生产过程的要求不断提高,离子液体作为新型绿色有机溶剂越来越受到人们的关注。离子液体是一类完全由离子组成的盐(在室温或使用温度下呈液态),一般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体溶解性好,酸性强,具有良好的稳定性和较低的蒸汽压,相比于传统溶剂在提高反应速率和选择性以及重复利用催化剂等方面展现出明显的优势。
离子液体作为一类新型绿色介质,近年来获得了突飞猛进的发展。离子液体的多项应用研究正在进行中试或工业性试验,甚至已经进入产业化阶段。推动离子液体研究迅速发展的直接动力来源于国际社会对清洁生产、环境保护、循环经济的强烈愿望,以及离子液体本身的科学探索价值和巨大的应用潜力。离子液体不仅可替代传统有机溶剂或酸碱成功用作化工反应和分离的新介质,而且展示了作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、润滑材料、航空航天推进剂等潜力,甚至有望成为食品和医药。
缩酮(醛)类化合物由于其对碱,氧化剂和还原剂都十分稳定,故通常用于有机合成中保护羰基。同时,作为一种新型香料,缩酮(醛)类化合物具有优于母体醛(酮)的香气,且其香气类型较多,香气透发,留香持久,因而深受广大调香人员的重视,在调香中应用日益扩大。此外,由于缩酮(醛)反应有利于分子中碳链的增长,缩酮(醛)也常用于甾族和糖类物质的合成、表面活性剂的合成、油漆和制药工业等的中间体和目标产物以及特殊的反应溶剂,环状缩醛还能在光或自由基的引发下与一些含特殊官能团的烯烃发生自由基加成反应,以制备常规方法难以得到的酯类化合物。
因此,研究和优化合成缩醛(酮)具有一定的积极意义。质子酸、Lewis酸等酸性物质是缩醛(酮)反应常用的催化剂,某些中性或碱性物质如单质碘、NBS、DDQ等也曾用于催化这类反应,并取得了良好的效果。但这些催化体系大多存在催化剂用量大、后处理复杂、 需要使用大量有机溶剂等不足。”绿色溶剂”室温离子液体以其独特的物理化学性质越来越引起了人们的关注,尤其是酸性功能化离子液体,其同时具有酸和离子液体的性质,目前已经在FC酰化、酯化、烷基化、Michael加成及二氧化碳固定等反应中得到了成功的应用。最近,Tang、Li 等也分别报道了其在缩醛(酮)反应中的应用,在这类催化体系中,离子液体同时充当溶剂和催化剂,反应中形成两相体系,离子液体和产物分处不同相,因此便于分离。与传统的有机溶剂和酸性催化剂相比,它具有后处理简单、环境友好、产物选择性高、催化剂能循环使用等显著的优点。但其目前也存在反应体系中价格昂贵的离子液体用量大等不足,从而限制了其在工业上的应用。
1.2 离子液体在催化中的应用
1.2.1 离子液体催化剂
离子液体具有独特的物理性质和化学性质,这使其作为催化剂和溶剂在催化中得到广泛关注。由于离子液体结构具有”可变性”,因此当某些活性基团接入离子液体中,离 子液体便具有很强的催化性能。
1.2.2 离子液体作为共催化剂
离子液体作为活性催化剂或共催化剂在催化反应中也发挥着重要的作用。离子液体既可以充当催化体系中的良好溶剂,也可以作为催化剂的一部分参与反应,离子液体作 为活性催化剂或共催化剂在烯烃二聚反应的研究中已取得许多成果。
1.2.3 离子液体作电催化的溶剂
由于离子液体完全由阴阳离子构成,且具有好的导电性、低蒸汽压、难挥发性、高沸点、宽阔的电化学稳定电位窗等优点。因此,将离子液体当作电解液应用于电化学具有良好的前景。目前,离子液体已用于制造太阳能电池、新型高性能电池以及光电设备等。
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