綠色反應(yīng)介質(zhì)——離子液體

1、Company LOGO綠色反應(yīng)介質(zhì)綠色反應(yīng)介質(zhì) 離子液體離子液體離子液體的概念離子液體的概念 離子液體離子液體（ionic liquid）是指全部由離子是指全部由離子組成的液體，如高溫下的組成的液體，如高溫下的KCl, KOH呈液體狀態(tài)，呈液體狀態(tài)，此時(shí)它們就是離子液體。此時(shí)它們就是離子液體。 室溫下的NaCl晶體 室溫下的離子液體離子液體的概念離子液體的概念 在室溫或室溫附近在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)，稱為子構(gòu)成的物質(zhì)，稱為室溫離子液體、室溫室溫離子液體、室溫熔融鹽、有機(jī)離子液熔融鹽、有機(jī)離子液體等體等。為了區(qū)分于高。為了區(qū)分于高溫熔融鹽，稱在室溫溫熔

2、融鹽，稱在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽為離子子所組成的鹽為離子液體。液體。一些常見的離子液體：一些常見的離子液體：離子液體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離子液體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 一般而言，離子化合物熔解成液體需要很高的一般而言，離子化合物熔解成液體需要很高的溫度才能克服離子鍵的束縛。離子化合物中的離子溫度才能克服離子鍵的束縛。離子化合物中的離子鍵隨著陽離子半徑增大而變?nèi)?，熔點(diǎn)也隨之下降。鍵隨著陽離子半徑增大而變?nèi)?，熔點(diǎn)也隨之下降。某些離子化合物的陰陽離子體積很大，結(jié)構(gòu)松散，某些離子化合物的陰陽離子體積很大，結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致它們之間的作用力較低，以至于熔點(diǎn)接近室溫

3、導(dǎo)致它們之間的作用力較低，以至于熔點(diǎn)接近室溫。 1、好的電荷分布。好的電荷分布。2、不對稱結(jié)構(gòu)。、不對稱結(jié)構(gòu)。3、弱的分子間作用力。、弱的分子間作用力。 在在選擇選擇組成離子液體的組成離子液體的陽離子陽離子時(shí)的時(shí)的3個主要因素個主要因素：離子液體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離子液體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)常見離子液體的陽離子：常見離子液體的陽離子：季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子、吡咯季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子、吡咯鹽離子、嘧啶鹽離子等。鹽離子、嘧啶鹽離子等。陰離子對熔點(diǎn)的影響也很顯著，大的對稱的陰陰離子對熔點(diǎn)的影響也很顯著，大的對稱的陰離子更有可能與陽離子的距離更遠(yuǎn)。常用的離離子更有可能與陽離子的距離更遠(yuǎn)。常用的

4、離子液體陰離子是六氟磷酸鹽（子液體陰離子是六氟磷酸鹽（PF6）和二）和二（三氟甲磺酰）（三氟甲磺酰）（Tf2N）。離子液體離子液體與綠色化學(xué)與綠色化學(xué) 推動離子液體發(fā)展的重要動力是離子液體可以作為推動離子液體發(fā)展的重要動力是離子液體可以作為一種綠色反應(yīng)介質(zhì)來替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑（一種綠色反應(yīng)介質(zhì)來替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑（VOC）。）。 四種方法可以使反應(yīng)避免揮發(fā)性有機(jī)溶劑：四種方法可以使反應(yīng)避免揮發(fā)性有機(jī)溶劑： 無溶劑反應(yīng)無溶劑反應(yīng) 水作為溶劑水作為溶劑 超臨界流體作為溶劑超臨界流體作為溶劑 離子液體離子液體最佳方法，在石油化工中極為重要許多有機(jī)物不溶于水離子液體離子液體與綠色化學(xué)與綠色化學(xué)1、無味

5、、不燃，蒸汽壓極低、無味、不燃，蒸汽壓極低。 2、對有機(jī)和無機(jī)物、高分子材料都有良好的溶解、對有機(jī)和無機(jī)物、高分子材料都有良好的溶解性能；且具有溶劑和催化劑的雙重功能。性能；且具有溶劑和催化劑的雙重功能。3、可操作溫度范圍寬，具有良好的熱穩(wěn)定性和化、可操作溫度范圍寬，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其它物質(zhì)分離，可以循環(huán)利用學(xué)穩(wěn)定性，易與其它物質(zhì)分離，可以循環(huán)利用。 4、通過陰陽離子的設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)其對無機(jī)物、水、通過陰陽離子的設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)其對無機(jī)物、水、有機(jī)物及聚合物的溶解性，其酸度、極性也可調(diào)。有機(jī)物及聚合物的溶解性，其酸度、極性也可調(diào)。5、能溶解催化劑，回收的離子液體中的催化劑不、能溶解催

6、化劑，回收的離子液體中的催化劑不失去催化活性。失去催化活性。6、電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口大，可作為許多物質(zhì)電、電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口大，可作為許多物質(zhì)電化學(xué)研究的電解液?；瘜W(xué)研究的電解液。離子液體的優(yōu)點(diǎn)：離子液體的優(yōu)點(diǎn)：離子液體離子液體與綠色化學(xué)與綠色化學(xué)離子液體與其他高新技術(shù)聯(lián)合使用，可以使反應(yīng)離子液體與其他高新技術(shù)聯(lián)合使用，可以使反應(yīng)更高效、環(huán)保。更高效、環(huán)保。與超臨界與超臨界CO2聯(lián)合使用聯(lián)合使用與微波技術(shù)共用與微波技術(shù)共用離子液體也可以制成高分子離子液體也可以制成高分子離子液體的應(yīng)用離子液體的應(yīng)用BASF IS EMPLOYING AN IONic liquid in the manufac

7、ture of alkoxyphenylphosphines the first commercial use of the versatile materials in an organic process.The company, uses N -methylimidazole to scavenge acid that is formed in the process. The reaction results in the formation of the ionic liquid N -methylimidazolium hloride (Hmim-Cl), which has a

8、melting point of 75 C. The manufacture is carried out on a multiton scale in a batch reactor at elevated temperatures. During the process, which has the name BASIL (biphasic acid scavenging utilizing ionic liquids), the ionic liquid separates as a clear liquid phase from the pure product and is recy

9、cled.離子液體的應(yīng)用離子液體的應(yīng)用高分子離子液體做微波吸收材料高分子離子液體做微波吸收材料Photo of PVBTMABF4 filmMicrowave-absorbing materials are applicable to reducing electromag- netic interference from personal computers, stealthaircraft technology ect. Most micro-wave-absorbing materials are polymer composites with conductive fillers.Po

10、ly(ionic liquid)s, the polymers made from ionic liquid monomers, have potential applica- tions such as gas separation material- s ,catalytic membranes, polymer electrolytes, and ionic conductive materials.離子液體的應(yīng)用離子液體的應(yīng)用 可以專門設(shè)計(jì)一些離子液體來完成環(huán)保任務(wù)，如下圖的離子液體可以萃取水中的Hg2+和Cd2+。離子液體還可以進(jìn)行選擇性分離，如以下離子液體從汽油中分離出含硫物質(zhì)。離

11、子液體的應(yīng)用離子液體的應(yīng)用Friedel-Crafts反應(yīng)反應(yīng)2-酚萘的烷基化酚萘的烷基化傳統(tǒng)方法：先用堿進(jìn)行處理，傳統(tǒng)方法：先用堿進(jìn)行處理， 然后與鹵代烴反應(yīng)然后與鹵代烴反應(yīng) 。用。用DMF、DMSO做溶劑。做溶劑。離子液體方法：離子液體做溶劑。離子液體方法：離子液體做溶劑。傳統(tǒng)溶劑沸點(diǎn)高、傳統(tǒng)溶劑沸點(diǎn)高、 熱穩(wěn)定性差、熱穩(wěn)定性差、 氣味大，氣味大， 而且與水和有而且與水和有機(jī)相混溶使產(chǎn)物難以分離。離子液體做溶劑的方法簡單、機(jī)相混溶使產(chǎn)物難以分離。離子液體做溶劑的方法簡單、 產(chǎn)品易分離，產(chǎn)品易分離， 雜原子上的區(qū)域選擇性烷基化反應(yīng)產(chǎn)率在雜原子上的區(qū)域選擇性烷基化反應(yīng)產(chǎn)率在 90%以上，以上，

12、 而且溶劑可回收再利用。而且溶劑可回收再利用。離子液體的應(yīng)用離子液體的應(yīng)用氫化反應(yīng)氫化反應(yīng)例：例：1-戊烯加氫戊烯加氫傳統(tǒng)方法：溶劑為丙酮，催化劑為傳統(tǒng)方法：溶劑為丙酮，催化劑為Rh(nbd)(PPh3)2PF6(nbd為降冰片二烯為降冰片二烯)。離子液體方法：溶劑為離子液體離子液體方法：溶劑為離子液體eminY-（Y=BF4，PF4，SbF6），催化劑固載在離子液體中。），催化劑固載在離子液體中。反應(yīng)速率是傳統(tǒng)方法的反應(yīng)速率是傳統(tǒng)方法的5倍，催化劑可反復(fù)使用。倍，催化劑可反復(fù)使用。離子液體的未來離子液體的未來 雖然離子液體作為一種綠色反應(yīng)介質(zhì)有很多雖然離子液體作為一種綠色反應(yīng)介質(zhì)有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足：優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足：1 1、難純化、產(chǎn)品質(zhì)量多變；、難純化、產(chǎn)品質(zhì)量多變；2 2、粘度高；、粘度高；3 3、價(jià)格高；、價(jià)格高；4 4、許多離子液體本身是劇毒物質(zhì)；、許多離子液體本身是劇毒物質(zhì)；5 5、與強(qiáng)親核試劑反應(yīng)。、與強(qiáng)親核試劑反應(yīng)