文 献 综 述

一、离子液体

1.1离子液体概述

离子液体（Ionic Liquids）又称室温熔融盐(Room Temperature Molten Salts)，是完全由阳离子和阴离子所组成的低熔点盐类物质^[1,2]。由特定的有机阳离子和无机（或有机）阴离子在室温或接近室温下呈现液态的熔盐体系。它有别于传统的熔盐（Molten Salt）,熔盐应当指在高温下呈现液态的无机盐，两者的区别也主要是根据其熔点高低来划分。显然，传统的熔盐不适合作为对温度比较敏感的有机分子反应或分离的介质，而离子液体却是一类在室温附近被当做液态介质。同时离子液体也不同于传统的离子溶液(如图所示)。

作为一种离子型、液态材料，离子液体展现出独特的物理化学特性，近几年来，在绿色溶剂和软性材料的应用方面引起了人们的广泛关注^[3,4]。

离子液体目前已经成为了比较受欢迎的实验溶剂，与有机溶剂相比，离子液体具有以下优点：液态范围较宽，沸点高达300~400℃；蒸汽压较低，可以在较高的温度下不挥发，可用于高真空系统；溶解能力较强，可溶解无机物、有机物、聚合物、有机金属化合物等；热稳定性较好；离子导电性叫好；电化学窗口较宽；分子具有可设计性，其性质如极性、黏度、密度，可以通过改变阴离子或阳离子的取代基而调节或彻底改变^[7,8]。离子液体因其独特优异的性能越来越多地被广泛用于有机合成、催化反应、电化学、分析化学以及分离萃取等过程中。

1.2离子液体的种类

当前研究的离子液体的正离子有 4类 :烷基季铵离子[NR_xH_4-x] 、烷基季钅粦离子[PR_xH_4-x ] 、1, 3 - 二烷基取代的咪唑离子或称N ,N#8217;-二烷基取代的咪唑离子,简记为 [R₁R₃ im ] ,若 2位上还有取代基 R₂ ,则简记为[R₁ R₂ R₃ im] 、N -烷基取代的吡啶离子记为[RPy] 。
根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐(正离子仍为上述4种) AlCl₃(其中Cl也可用Br代替),例如[bm im] Cl -AlCl₃也可记为[bm im] AlCl₄ ,当 AlCl₃的物质的量分数x =0.5时为中性,x lt;0. 5时为碱性,xgt;0.5时为酸性的。其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl₃混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将 2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进 行的化学反应有决定性的影响。此外因AlCl₃遇水会放出 HCl,对皮肤有刺激作用。
另一类离子液体 ,也被称为新离子液体,是在 1992年发现 [em im] BF₄的熔点为 12 ℃以来发展起来的。这类离子液体不同于AlCl₃离子液体,其组成是固定的 ,而且其中许多品种对水、对空气稳定, 因此近几年取得惊人进展。其正离子多为烷基取代的咪唑离子[R₁ R₃ mi] ,如[bm im] ,负离子多用 BF₄^- 、PF₆^- ,也有CF₃SO₃ ^- 、(CF₃ SO₂)₂ N ^- 、C₃F⁷COO ^- 、C₄F₉SO₃^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₃C^-、(C₂F₅SO₂)₃C ^- 、(C₂F₅SO₂)₂ N^-SbF₆^-AsF₆^- 、CB₁₁H₁₂^- (及其取代物)、NO₂^- 等,以 NO₃^-、ClO₄^-为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。

1.3离子液体的合成（两步法）

1.31两步法合成离子液体，目前是合成离子液体的主流方法。