离子液体及其应用知识分享
离子液体及其应用
离子液体及其应用
离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。可制成离子液体/聚合物电解质,作为双电层器和电池的电解质。如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。
离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。直接合成法是指通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y时，产生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。
近年来,离子液体作为一类新型的绿色介质,引起全球学术界和工业界的高度重视。离子液体的特点也越来越多的为大家所熟知。不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大（通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级，离子液体内部的范德华力与氢键的相互作用决定其粘度。）、热容大、
蒸汽压小、性质稳定，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性。在与传统有机溶剂和电解质相比时，离子液体具有一系列突出的优点：（1）液态范围宽，从低于或接近室温到300摄氏度以上，有高的热稳定性和化学稳定性；（2）蒸汽压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物（VOCs，即volative organic compounds）环境污染问题，（3）电导率高，电化学窗口大，可作为许多物质电化学研究的电解液；（4）通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸。（5）具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相体系，适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系；（6）对大量无机和有机物质都表现处良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现，它被认为与超临界CO2，和双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。
由于具有独特的物理化学性质而成为一种新型的绿色介质,近年来成为国际上研究的前沿和热点。它为开发新型绿色工艺,实现将传统重污染、高能耗工业过程的升级换代提供了新机遇。离子液体在催化科学、电化学、材料科学、环境科学和分离技术等领域将会有广泛的应用,离子液体以其优越的特点在很多科学领域大展拳脚。其应用如下。
1.离子液体改变了载体模板的概念。以离子液体为“载体”实现多相催化剂的液相化近年来受到高度重视．热点之一就是担载金属催化剂向可溶性纳米粒子催化剂方向的发展。此前很多年，人们利用有机溶剂获得的可溶性纳米粒子为催化剂。已经在催化加氢等反应中获得过很好的结果。在担载催化剂中，分散度极高的催化剂尽管活性好但寿命很差。相比较而言，在离子液体中控制分散度和纳米粒子粒径要比在载体表面容易，因为离子液体可设计可调变，保护纳米粒子的稳定剂同样也可设计可调变。Zhao C，Wang H Z，Yah N0研等人采用“似离子液体(ionic liquid—like)”的概念设计的PVP改性的稳定剂，结果一经发表即被“美国化学与工程新闻(C&E News)”在“科技聚焦”栏目下进行专文报道。称“中国化学家报道了一例具有超常寿命和活性的铑纳米催化剂”，催化剂的总转化数经5次循环达到20，000。高出此前纳米簇苯
离子液体的应用前景
离子液体的应用前景 离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI,KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。 离子液体的优点 一、离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题； 二、离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； 三、可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用； 四、表现出Lewis、Franklin酸的酸性，且酸强度可调。 上述优点对许多有机化学反应，如聚合反应、烷基化反应、酰基化反应，离子溶液都是良好的溶剂。 离子液体的应用前景 迄今为止，室温离子液体的研究取得了惊人的进展。北大西洋公约组织于2000年召开了有关离子液体的专家会议；欧盟委员会有一个有关离子液体的3年计划；日本、韩国也有相关研究的相继报道。在我国，中国科学院兰州化学物理研究所西部生态绿色化学研究发展中心、北京大学绿色催化实验室、华东师范大学离子液体研究中心等机构也开展专门的研究。兰州化学物理研究所已在该领域取得重大突破，率先制备了多种咪唑类离子液体润滑剂。 世界领先的离子液体开发者—德国SolventInnovation公司即将推出数以吨计的商品。SolventInnovation公司也正在开发一系列的离子液体，以取代对环境极有害的溶剂。其
室温离子液体在纳米材料制备中的应用
室温离子液体在纳米材料制备中的应用 常怀秋1杨青林1,2*张军2郭林1嵇天浩1邓元1 (1北京航空航天大学材料科学与工程学院应用化学系北京 100083；2中国科学院化学研究所分子科学中心北京 100080) 摘要纳米材料在近年来一直是材料、化学、物理等诸多学科的前沿与热门课题之一，尽管目前已经有多种纳米材料的制备方法见诸文献报道，但是随着人们环境意识的提高，绿色化学概念的提出，简便、无污染、形貌、尺寸和结构可控的纳米材料的制备方法依然是人们追求的目标之一。近年来室温离子液体作为一种相对环境友好的溶剂正在被人们认识和接受，并逐步被用于纳米材料的制备。本文从不同的制备方法入手介绍室温离子液体在纳米材料制备方面的应用进展。 关键词室温离子液体纳米材料制备 Applications of Room Temperature Ionic Liquids in the Preparation of Nanomaterials Chang Huaiqiu1, Yang Qinglin1, 2, Zhang Jun2, Guo Lin1, Ji Tianhao1, Deng Yuan1 (1 School of Material Science and Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083; 2 Center of Molecular Science, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Science, Beijing 100080) Abstract Nanomaterials have been studied in many subjects such as materials, chemistry, and physics in recent years. With booming publications on this topic, however, the preparation of nanomaterials in a simple, environmentally benign, morphology-controlled route remains a challenge for researchers, especially with the development of “green chemistry”. Recently, using room temperature ionic liquids as solvents to prepare nanomaterials are being realized and accepted by the researchers. In this paper, recent researches on the application of room temperature ionic liquids for the preparation of a variety of nanomaterials are summarized. Key words Room temperature ionic liquids (RTILs), Nanomaterials, Preparation 最近，新的溶剂体系——室温离子液体[1](Room Temperature Ionic Liquids, RTILs，常简称离子液体，ILs)已经发展成为学术界和工业界所关注的焦点。随着绿色化学的提出，人们更关注于寻找无公害的新型溶剂，而室温离子液体由于具有其他液体无法比拟的性质而最有可能实现这种理想。 1RTILs及其应用 早在上世纪30年代就有人合成出离子液体，但直到90年代，低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Emim]BF4)[2]的问世，才使离子液体的研究真正得以迅速发展，随后研发出了一系列的离子液体。室温离子液体是一种低熔点的有机盐，完全由离子组成，且其组成离子一般是有机阳离子和无机阴离子。离子液体有着无色、无嗅、低粘度、容易控制、宽液相温度(在特定条件下能达到400℃)、几乎不存在气相压、热稳定、高电导率以及较宽的电化学稳定窗口等特别的性质，并且通过阴阳离子的设计可以调节离子溶液对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，其酸度甚至可调至超酸[3]。 室温离子液体种类繁多，改变阳离子/阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。通常使用两步合成法制备离子液体[4]：首先通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐([阳离子]X型 常怀秋女，26岁，硕士生，现从事功能材料制备研究。*联系人，E-mail: yangql@https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, 2005-08-03收稿，2006-01-16接受
离子液体及其在化学中的应用
离子液体及其在化学中的应用 随着科技发展和环保意识的增强,清洁、低耗、高效的化学化工反应是发展的必然趋势.由于绝大多数化学反应需要在溶剂中进行,而有机溶剂的用量大、挥发性强是造成化学化工污染的主要原因之一.寻找对环境友好、有利于反应控制的介质和溶剂是目前化学化工需要解决的迫切问题之一.室温离子液体适应这种需要,正在快速为是继超临界CO2之后的新一代绿色溶剂。 一离子液体及其特点 离子液体[1]是指在室温或接近室温呈液态的离子型化合物,也称为低温熔融盐.常见的阳离子有季铵、季、咪唑盐和吡作为离子化合物,离子液体熔点较低的主要原因是:结构的不对称性使离子难以规则紧密地堆积,难以形成晶体或固体. 与传统的溶剂相比,离子液体具有以下3个显著的特性: 1 在室温下,离子液体蒸汽压几乎为零,并且不燃烧、不爆炸、毒性低,溶解性能强,可以较好地溶解多数有机物、无机物和金属配合物.多数离子液体在300e仍能保持液态,因而离子液体液态温度范围大,既可室温使用,也可以高温使用.离子液体作为溶剂,不仅不会造成溶剂损耗和环境污染,而且使用温度范围大,适用范围广.
2) 离子液体具有良好的导电性和较宽的电化学稳定电位窗.离子液体的电化学稳定电位窗比传统溶剂大得多,多数为4V左右,而水在酸性条件下为1.3V,在碱性条件下只有0.4V.因此使离子液体在电化学研究中有着广泛的用途. 3) 离子液体具有可调节的酸碱性,作为反应介质使用极为方便.例如,将Lewis酸AlCl3加入到离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑中,当AlCl3的摩尔分数x<0.5时,体系呈碱性;当x=0.5时,呈体系呈中性;当x>0.5时,体系表现强酸性[4].同时,还发现离子液体存在/潜酸性0和/超酸性0.例如,把弱碱吡咯或N,N)二甲基苯胺加到中性的离子液体1-丁基 -甲基咪唑四氯铝酸盐中,体系表现出很强的潜酸性[5],如果把无机酸溶于上述离子液体中可观察到超强酸性[6]. 二离子液体在化学中的应用 由于离子液体所具有的独特性能,目前它被广泛应用于化学研究的各个领域中 .1 用作反应溶剂 2.1.1 氢化反应离子液体作为氢化反应的溶剂已有大量的报道[7~9],对于氢化反应,用离子液体替代普通溶剂的优点是:反应速率提高数倍,离子液体和催化剂的混合液可以重复利用.研究表明,离子液体在氢化反应中发挥了溶剂和催化剂的双重
离子液体概述及其应用要点
离子液体概述及其应用 前言：离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体，也称之为低温下的熔盐。离子液体具有低蒸汽压，良好的离子导电导热性，液体状态温度范围广和可设计性等优点。离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质，给大部分传统化工反应提供了新的思路，特别是在绿色化学设计中的应用。本文首先阐述了离子液体的基础知识，而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域，摩擦领域，生物医药领域中的应用。 主题： 一 离子液体概述 1.1离子液体的发展及性质 20世纪时“离子液体”（IL ）仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语，比如高温盐。现在，术语IL 大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。早在1914年，Walden [1]合成出乙基硝酸铵，熔点为12℃，但当时这一发现并未引起关注。20世纪40年代，Hurley 等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br 。此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充，包括各种基团修饰，如N-烷基吡啶，1,3-二烷基咪唑等，另外研究了此类离子液体系在电化学，有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl ，对水和空气敏感，从而限制了他们的应用。所以直到1992年，Wilkes [3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与-4BF ，-6PF 阴离子构成的对水和空气
都很稳定的离子液体。此后在全世界范围内形成了研究离子液体的热潮。这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。（1）液体状态温度范围广，300℃；（2）蒸汽压低，不易挥发；（3）对有机物，无机物都有很好的溶解性，是许多化学反应能够在均相中完成；（4）密度大，与许多溶剂不溶，当用另一溶剂萃取产物时，通过重力作用，可实现溶剂与产物的分离；（5）较大的可调控性；（6）作为电解质具有较大的电化学窗口，良好的导电性，热稳定性。这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用，同时也会提高现有的科技水平。到目前为止，已经合成并报道了大量的ILs ，图1显示了典型的阳离子结构，阴离子结构和侧基链[4]。我们可以通过选择合适的离子组成从而实现ILs 物理化学性质的设计。比如说咪唑阳离子（1-丁基-3-甲基咪唑阳离子）和-4BF 或-4AlCl 组合，生成的离子液体是亲水性的，而同样的阳离子和 -6PF 或-2NTf 产生的是强憎水性的离子液体。 目前研究较多的是咪唑阳离子和吡啶阳离子与含氟阴离子构成的离子液体。
离子液体(综述)
离子液体的现状、应用及其前景 姓名：丁文章专业：轻工技术与工程学号：6140206024摘要：离子液体因为具有如蒸汽压低,电化学窗口宽,物质溶解性好,稳定诸多优点而被极多的化学工作者关注.本文就离子液里的研究进展.离子液体的类型及应用,离子液体的毒性等几个方面做出详细的阐述,并对离子液体的前景做出了初步的预测. 关键词：离子液体;离子液体的类型;应用;毒性; Abstract：Ionic liquid has the following advantages, wide electrochemical window, steam down material good solubility ,This paper is about of the research progress in the ionic liquid, the types and application of ionic liquids and the toxicity of ionic liquid, and made a preliminary forecast to the prospect of the ionic liquid. Keyword：Ionic liquid；the types of Ionic liquid; application of ionic liquids; toxicity of ionic liquid; 1引言 离子液体[1]是指全部由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的液体,如高温下的KCI,KOH呈液体状态,此时它们就是离子液体,在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质,称为室温离子液体. 离子液体的历史可以追溯到1914年,当时Walden报道了(EtNH2)+HNO3-的合成(熔点12℃) .这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得,但是,由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸,它的发现在当时并没有引起人们的兴趣,这是最早的离子液体.1951年F.H.Hurley和T.P. Wiler首次合成了在环境温度下是液体状态的离子液体.他们选择的阳离子是N-乙基吡啶,合成出的离子液体是溴化正乙基吡啶和氯化铝的混合物(氯化铝和溴化乙基吡啶摩尔比为1:2) .但这种离子液体的液体温度范围还是相对比较狭窄的,而且,氯化铝离子液体遇水会放出氯化氢,对皮肤有刺激作用.直到1976年,美国Colorado州立大学的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl作电解液,进行有机电化学研究时,发现这种室温离子液体是很好的电解液,能和有机物混溶,不含质子,电化学窗口较宽.1992年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑,在摩尔分数为50%的AICl3存在下,其熔点达到了8℃.在这以后,离子液体的应用研究才真正得到广泛的开展. 与传统的有机溶剂相比,离子液体具有如下特点［2］：(1) 液体状态温度范围宽,从低于或接近室温到300℃, 且具有良好的物理和化学稳定性；(2)无色、无臭, 不挥发, 几乎没有蒸气压.(3) 蒸汽压低,不易挥发,消除了VOC(Volatile Organic Compounds)环境污染问题；(4) 对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力, 且具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体；(5) 具有较大的极性可调控性, 粘度低, 密度大, 可以形成二相或多相体系, 适合作分离溶剂或构成反应
室温离子液体对多种有机溶剂残留的同时顶空分析
DOI ：10.3724/SP.J.1096.2010.00577 室温离子液体对多种有机溶剂残留的同时顶空分析 雷利利 蒋晔 * 何小稳 （河北医科大学药学院，石家庄050017） 摘 要 利用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（［ Emim ］［BF 4］）为顶空溶剂的顶空气相色谱法（HS-GC ）快速、准确地分析了药物中的丙酮、四氢呋喃、二氧六环、吡啶及甲苯等有机溶剂残留。采用ZB-1毛细管柱（60m ?0.53mm ，5.0μm ），程序升温方式，顶空瓶平衡温度100?，平衡时间20min 。待测溶剂在所考察的浓度范围内具有良好的线性，平均回收率为90.1% 96.9%；RSD 均小于4.2%；检出限分别为0.05，0.07，0.28，0.31及0.04mg /L 。室温离子液体作为溶剂使得方法的灵敏度有所提高。关键词1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；顶空气相色谱法；马来酸氯苯那敏；残留溶剂；内标 2009-08-19收稿；2009-11-24接受 本文系河北省自然基金（No.C2009001069）资助项目*E-mail ：jiangye@https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, 1引言 药物残留溶剂分析是化学合成药质量控制的重要环节。四氢呋喃、二氧六环、吡啶、甲苯、丙酮分别 属于二、三类有机溶剂，其在药物中的残留量极低，需要采用高灵敏的检测手段进行分析。直接进样法 检测灵敏度低，易造成色谱系统的污染［1］。顶空进样法不仅能减少对色谱系统的污染［2］，且能富集待测物，提高检测灵敏度。水是水溶性药物最常用的溶剂，但对某些易溶于水的有机溶剂（如丙酮、四氢 呋喃、吡啶等），与水存在较强的相互作用，因而富集效率低。较高的平衡温度还会造成大量的水蒸气 进入色谱柱，影响色谱柱的使用寿命［1］ ；高沸点的二甲基亚砜（DMSO ）、二甲基甲酰胺（DMF ）等作为顶空溶剂时，可通过升高温度来改善待测物的富集。然而这些溶剂的挥发不但不利于待测物的顶空逸出， 其所产生的宽大溶剂峰也会干扰待测物的分析［3］ 。 离子液体（ILs ）是由有机阳离子和有机阴离子构成、在低于或接近室温均成液体的一种熔融性盐［4］，其几乎无蒸汽压、不挥发［5］，在萃取分离中得到广泛的应用［6，7］ 。目前将其作为顶空溶剂用于四氢呋喃、二氧六环、吡啶及甲苯、丙酮残留量的同时检测未见报道。本实验建立了以1-乙基-3-甲基咪唑 四氟硼酸盐（［Emim ］［BF 4］）为顶空溶剂的顶空气相色谱法（HS-GC ），同时检测上述溶剂的残留量。结果表明，部分残留溶剂的检测灵敏度比文献［8 11］的方法高十到数十倍。以ILs 为顶空溶剂，能够成 功检测马来酸氯苯那敏中上述几种溶剂的残留量。 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 SP3420型GC 色谱仪（北京北分瑞利分析仪器厂），包括BF-9202色谱工作站、氢火焰离子化检测 器FID ；ZB-1毛细管柱（由天津菲罗门公司生产）；10mL 顶空取样瓶（北京分析仪器厂）。马来酸氯苯那敏原料药（河北医科大学科技总公司，批号：090201， 090202，090203）；离子液体［Emim ］［BF 4］（上海成捷化学有限公司），使用前经减压蒸馏；丙酮，四氢呋喃、苯、甲苯、吡啶及二氧六环均为分析纯。 2.2实验方法 2.2.1溶液的配制内标溶液：准确移取适量苯，加［Emim ］［BF 4］制成浓度为80mg /L 的内标溶液。混合对照溶液：分别准确称取丙酮50mg 、四氢呋喃36mg 、二氧六环18mg 、吡啶10mg 及甲苯44.5mg 至100mL 容量瓶中，用［Emim ］［BF 4］稀释至刻度，摇匀，得对照储备液，取2mL 储备液至10mL 容量 瓶中，加5mL 内标溶液，并用［Emim ］［BF 4］稀释至刻度，摇匀，作为对照溶液。供试品溶液：准确称取 第38卷2010年4月 分析化学（FENXI HUAXUE ）研究简报Chinese Journal of Analytical Chemistry 第4期577 580
室温离子液体及其理化性质研究_郑学明
01-P-085 室温离子液体及其理化性质研究 郑学明1*，盖丽芳1，彭丽敏1，尚会建1，李建峰2 1.河北科技大学，石家庄市，050018； 2.河北省环境地质勘察院，石家庄市，050021 E-mail：zxm123@https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, 离子液体具有一些独特的性能，其物理化学性质可以通过对阳离子的修饰或改变阴离子进行调 节［1］。本文介绍了室温离子液体的分类、合成方法等内容，并着重论述了室温离子液体的理化性能 以及室温离子液体的阴阳离子结构、组成与这些性能与之间的关系。 熔点是室温离子液体的一个重要的参数，它的大小主要决定于阴离子和阳离子的种类和结构， 可认为是阳离子的不对称性和分子间相互作用力共同作用来影响室温离子液体的熔点［2］。离子液体 的热稳定性分别受杂原子-碳原子之间作用力和杂原子-氢键之间作用力的限制，因此与组成的阳离子 和阴离子的结构和性质密切相关，当阴离子相同时，咪唑盐阳离子2位上被烷基取代时，离子液体 的起始热分解温度明显提高［3］。离子液体的溶解性与其阳离子和阴离子的特性密切相关，控制离子 液体阴阳离子的组成可以在一定程度上调节离子液体同其它溶剂之间的互溶性［4］。离子液体的导电 性可应用于电化学方面。常温下离子液体的导电系数在10-1Ω-1ｍ-1级［5］。影响其导电性主要因素有：液体密度、分子量、粘度、离子大小。 综上所述，离子液体具有独特的物理化学特性，而且还可以在一定程度上进行调变。但总体上讲，对离子液体的物理化学性质还了解得相对较少，这也成为今后离子液体研究的主要内容。 关键词：离子液体；合成方法；物理化学性质 参考文献： ［1］Welton Thomas.Room-temperature ionic liquids-solvents for synthesis and catalysis [J]. Chem.rev.,1999,99(8):2071～2083. ［2］Bonhote P,Dias A P,etal.Highly conductive ambient-temperature molten salts [J]. Inorg.chem.,1996,35:1168～1178. ［3］Wilkes J S, Levisky JA, etal. Dialkylimidazolium chloroaluminate melts:a new class of room-temperature ionic liquids for electrochemistry,spectroscopy,and synthesis [J]. Inorg.chem.,1982,21:1263～1270. ［4］Holbrey J D, Seddon K R. Ionic liquids. Clean Prod Process, 1999,1: 223~236 ［5］李汝雄,王建基.离子液体与相关聚合物电解质研究进展[J].化工新型材料.2002,30(9):13~16. Room Temperature Ionic Liquid and Its Physical and Chemical Properties Xue-Ming Zheng*,Li-Fang Ge, Li-Min Peng,Hui-Jian Shang (HeBei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018) Ionic liquids, as a class of novel environmental benign “green solvents” that have remarkable new properties and promising applications in many fields, are receiving more and more attention. This paper introduced the classification and synthesizes of the room temperature ionic liquid. The physical and chem.ical properties of ionic liquid and relation between anion and cation’s structure and constituent and the properties were discussed in this paper.
离子液体在药物研究中的应用
离子液体在药物研究中的应用 发表时间：2019-11-26T14:40:50.783Z 来源：《中国西部科技》2019年第21期作者：谭俊荣 [导读] 随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对 谭俊荣 广州康瑞泰药业有限公司 摘要：随着社会与经济的发展，生活水平的提高，离子液体因其高度可调性而具备优良的物理化学性质和独特的生物活性,已不再局限于作为溶剂的传统应用。随着对其毒性与生物相容性的深入了解,由于阴阳离子组合的多样性与可设计性,离子液体已经能够弥补市售药物在溶解度、生物利用度和药物输送等方面的不足,在药物开发中潜力巨大。本文通过对离子液体在药物合成、输送作用,以及作为药物活性成分和剂型改良方面的研究与应用进行阐述,并对离子液体药物的未来发展作出展望。 关键词：离子液体；药物研究；应用 引言 离子液体是完全由阴阳离子组成的室温下为液体的盐，因其强大的空间位阻使得室温下阴、阳离子可以自由振动、转动甚至平动，使整个有序的晶体结构遭到破坏，导致其在室温下呈现出液态的性质。但是，整体上静电场仍占优势，阴阳离子之间存在较强的相互作用，使得离子液体与易挥发易燃的分子型液体如苯、乙醚等有机液体相比几乎无蒸汽压。由于离子液体特殊的结构，使其具有蒸气压低、黏度范围宽、导电性好、溶解能力强及热稳定性高等优点，已被广泛应用于电化学、有机合成、催化工程等领域。Hough等将离子液体分为三代，第一代离子液体主要应用其物理性质，制备功能性溶剂;第二代离子液体应用其化学性质，获得具有独特物理化学性质的功能性材料;第三代离子液体应用其生物活性，制备具有特殊生物活性的目标产物。离子液体具有一定的可设计性，可以通过改变阴阳离子对调节其物理或化学性质。许多常见离子液体的结构或组分和活性药物成分相似，因此已有部分学者对离子液体在药物合成、多功能活性药物及药物传递等方面进行了深入的研究。 1离子液体在药物研究的概述 离子液体(ionicliquids,ILs)由大体积有机阳离子与无机或有机阴离子组成,熔点低于100℃,是在室温或室温附近温度下呈液态的盐,故又称为室温离子液体(roomtemperatureionicliquids,RTILs),其阴阳离子体积很大且高度不对称,强大的空间位阻使室温下的阴阳离子自由振动、转动甚至平动,导致整个有序晶体结构被破坏而表现出液态的性质。ILs最主要的特点就是"可调性",即通过选择不同阴阳离子而具有不同的生物活性或独特的理化性质。ILs发展如下:第一代ILs主要根据其独特的物理性质,如可忽略的蒸气压、高(热、化学)稳定性和低挥发性等用作"绿色"溶剂;第二代ILs主要根据其可调节的理化性质,对于给定的阴离子或阳离子,合理选择相应的反荷离子制备"功能化"ILs,如高能材料、润滑剂和金属离子络合剂等;第三代和最近的ILs主要根据其可调的理化性质并使用低毒性和生物相容性的离子组合,形成具有生物活性的ILs,甚至可以作为APIs,合成特效离子液体,即API-ILs。 2离子液体在药物研究中的应用 2.1利用ILs从天然产物中提取 APIs天然产物一直是新药研发的重要源泉,但在天然产物中提取药物有效成分时需要大量使用VOCs,导致溶剂残留而污染药品,甚至对环境也会造成一定的破坏。研究表明,ILs作为药物提取的溶剂能够较好地克服上述问题。Cull等首次在疏水性离子液体-水双相体系(liquid? liquidextractionswithhydrophobicils,IL-LLE)中提取大环内酯类抗生素红霉素A(arythromycin-A),发现萃取效率与乙酸丁酯-水双相体系相当,因此能够代替常规有机溶剂,从而避免溶剂的毒性和可燃性所带来的经济和环境损害。之后,Freire等采用同样的液-液萃取方法,实现对咖啡因(caffeine)和尼古丁(nicotine)两种生物碱的完全提取,萃取原理主要在于:生物碱中氮氧原子之间的相互作用;ILs中阳离子的酸性氢原子;生物碱芳环与离子液体阳离子之间的π-π相互作用;生物碱的烷基与咪唑基离子的烷基侧链之间的色散相互作用。微波辅助离子液体(microwave-assistedionicliquid,MAIL)与超声辅助离子液体(ultrasound-assistedionicliquid,UAIL)也常用于天然产物中药物的提龋其中,Du等开发的MAIL 方法是将IL作为萃取剂,在最佳萃取条件下,从延胡索中提取脱氢卡维丁(dehydrocavidine),与常规提取方法相比,该方法具有产率高、耗时短、溶剂使用量少且不使用VOCs等优点,因此常用于快速有效提取和分析药用植物中的活性成分。Bi等利用UAIL技术,以1-烷基-3-甲基咪唑氯化物(1-alkyl-3-methylimidazoliumchloride,[Cnmim]Cl,n=2,4,6,8)为萃取剂,从抗心血管病药物丹参中成功提取出丹参酮(tanshinone)活性成分,结果表明,阳离子上烷基侧链越长,ILs与APIs相互作用越强,提取效率也就越高,最后[C8mim]Cl通过阴离子之间的复分解反应转化成疏水性1-辛基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐([C8mim]PF6)而与APIs实现分离。 2.2.黄酮类化合物的提取 黄酮类化合物主要是一种具有2-苯基色原酮的化合物，在防治及治疗老年高血压、脑溢血、糖尿病以及过敏性疾病等发挥重要的作用。Zhang等人使用微波辅助法研究了从黄芩中提取黄酮类化合物（黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素），结果表明四种萃取物的产率分别是5.18%（30min）、8.77%（90s）、16.84%（30min）和18.58%（3h），与传统的萃取方法相比在萃取效率上有明显的提升，并且发现离子液体的中阴离子种类（Br-、Cl-、BF4-、OAc-和CF3SO3）和咪唑阳离子上取代的烷基链的长度（[C2mim]+、[C8mim]+、[C10mim]+和[C12mim]+等）也会对萃取效率产生影响，萃取产率随着烷基链的增长而减小，含Br-离子液体对萃取效率有较强的影响，其原因可能是Br-与四种萃取物发生较强的相互作用，Xie和Swatloski在研究离子液体萃取能力过程中也得到了相似的结论。冯吉等人研究了可以用于降低血小板聚集、预防心脑血管疾病的一类多酚化合物的提取，在超声辅助条件下，以1-丁基-3-咪唑四氟硼酸盐代替有机溶剂为萃取剂提取虎杖中的虎杖苷和白藜芦醇，集提取，分离和纯化与一体，具有提取时间短、溶剂用量少、操作过程简单的特点。张露月等人以离子液体[Bmim]BF4为萃取剂提取金钗石斛总黄酮和石斛碱，与传统的加热回流的方式相比，两组分的产率都有很大的提高，提取时间由90min降为185s，并且扫描电镜（SEM）观察后发现：发现离子液体微波协同处理后处理后的对结构的破坏更为严重，张冕[23]在采取离子液体-微波辅助方法提取女贞子中特女贞苷时，比较不同的提取方式对植物结构形貌的破坏程度也同样发现，离子液体处理后的植物细胞
离子液体的发展与应用
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即用化学的技术和方法去减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生，使污染消除在生产的源头，并使整个合成过程和生产过程对环境友好。绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿学科之一，是一门具有明确社会需求和科学目标的新型交叉学科。由于绿色化学化工所追求的目标是淘汰有毒原材料，探求新的合成路线，采用无污染的反应途径和工艺，能最大限度地减少“三废”，并实行“原材料筛选－产品生成－产品使用循环再利用”全过程控制；绿色化学技术的发展和应用不但能提高生产效率和优化产品，而且能同时提高资源和能源的利用率，减轻污染负荷，改善环境质量，从而大幅度地提高生产过程中的社会和经济效益，成为实现经济和社会可持续发展的途径之一。因此，绿色化学与技术的推广应用必然带来一场新的产业革命。这个绿色浪潮将使环境变得经济性，而不再仅是使经济性成为技术创新的主要推动力。 美国科学家、绿色化学的倡导者阿纳斯塔斯（Anastas P.T.）和韦纳（Waner J.C.）提出绿色化学的12条原则，这些原则在许多论述中被多次引用，其内容：（1）防止废物的生成比在其生成后处理更好；（2）设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中；（3）设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害；（4）设计的化学产品应在保持原有功效的同时，尽量无毒或毒性很小；（5）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂；（6）合成方法必须考虑反应过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最好采用在常温常压下的合成方法；（7）在技术可行和经济合理的前提下，采用可再生资源代替消耗性资源；（8）在可能的条件下，尽量不产生衍生物；（9）合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越；（10）化工产品要设计成在终结其使用功能后，不会永存于环境中，要能分解成可降解的无害物质；（11）进一步发展分析方法，对危险物质在生成前实行在线监测和控制；（12）一个化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减小实验事故的潜在危险，如气体释放，爆炸和着火等[1]。 绿色化学发展至今已经取得了很大的进展，笔者主要通过对离子液体的讨论来对绿色化学的进展进行综述。 1离子液体的发展 离子液体是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，其主要的特点是：几乎没有蒸气压，不挥发，无色，无嗅；具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，且其酸度可调至超强酸。离子液体良好的环境友好性和可设计性，使得其作为新型的反应介质正在成为研究热点[2～3]。与传统溶剂相比，用离子液体作有机化学反应的介质，可获得更高的选择性和更快的反应速率，同时还具有反应条件温和、环境友好的特点[4～6]。多种重要的有机合成反应，如加成反应、聚合反应、氧化还原反应、烷基化反应、酰基化反应、酯化反应等均可在离子液体介质中进行，避免了其它有毒溶剂及催化剂的使用。反应中离子液体可循环使用，且效率无明显下降。因此，离子液体越来越受到大家的重视，2007年发表和待发表的各研究小组以总结自己离子液体工作为主的评述就有10余篇[7～18]，说明大家都在思考离子液体的明天。 1.1离子液体改变了载体模板的概念 以离子液体为“载体”实现多相催化剂的液相化近年来受到高度重视，热点之一就是担载金属催化剂向可溶性纳米粒子催化剂方向的发展。此前很多 离子液体的发展与应用 李长途 （吉林石化公司海特化工厂吉林132000）
简单烷基咪唑类室温离子液体与氧气作用
简单烷基咪唑类室温离子液体与氧气作用的研究 课题研究：杜嘉恩王岳 本课题获得2010年西城区科技创新大赛二等奖 摘要离子液体久置于空气中性状会发生变化。本文阐释了利用紫外-可见光分光光度计对通入氧气的[Emim]BF4等离子液体进行光谱分析，从而得出上述几类离子液体与氧气的作用效果的结论。本课题目前只完成了一个初步的反应测定与分析，完成了所需离子液体的合成和溶液的配制，以及一种简单离子液体的与氧气作用的表征。下一步我们还将对阳离子碳链更长、阴离子带有某些官能团的离子液体与氧气的作用进行测定，并尝试通过构建模型，用计算机通过量子化学计算方法从理论角度证明氧气与离子液体作用的存在，分析得出结论。关键词离子液体氧气紫外-可见光分光光度 室温离子液体又称为离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等[1]。离子液体一般是指由含氮杂环正离子和无机负离子构成的，在室温下成液体状态的熔盐。自20世纪40年代美国两位科学家Frank Hurley和Tom Wier在偶然间发现了离子液体后，20世纪90年代中期以来，离子液体的研究就在全球范围内掀起了热潮，至今方兴未艾[2]。同时，离子液体尤其是烷基咪唑类离子液体又以其比水更加优良的物化性质使它成为了生产和科研中很好的溶剂替代品。 迄今为止，已合成出200多种烷基咪唑类室温离子液体，并对其取代传统的挥发性有机分子溶剂作为均相催化反应介质以实现清洁生产等方面做了大量研究，目前已在烷基化、Friedel-Crafts反应和烯烃二聚等催化过程中显示出良好的工业应用前景[1,3,4]。但是上述研究都侧重于离子液体的应用性能，而对离子液体本身的研究比较少。 本课题制备了包括[Bmim] BF4在内的六种简单的烷基咪唑类离子液体，并对其中的部分样品进行了紫外分光光度计测定，最后通过分析紫外光谱得出其与氧气作用的初步结论并提出下一步实验的设想与计划。 1.实验样品合成 1.1实验对象的确立 通过讨论、调查和查找资料，了解到六种应用比较广泛、结构比较简单的室温离子液体，并确立将它们作为研究对象。具体见表1。 表1 六种离子液体正负离子组成表 阳离子阴离子 [Bmim]+ BF4- PF6- [Tf2N]- [Emim]BF4 PF6- [Tf2N]-
离子液体的功能化及其应用
中国科学 B 辑 化学 2006, 36 (3): 181~196 181 离子液体的功能化及其应用 李雪辉① 赵东滨 ②③* 费兆福② * 王乐夫① (①华南理工大学化学工程系 广东省绿色化学产品技术重点实验室, 广州 510640; ②Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, EPFL, CH-1015 Lausanne, Switzerland; ③北京大学化学与分子工程学院, 北京 100871) 摘要 综述了近年来功能化离子液体的设计开发以及在多领域内的应用, 其中包括“双功能化“离子液体的设计和制备. 离子液体—— 以绿色介质出现的新材料, 其应用研究的潮流和趋势, 随着功能化研究的发展, 将超越绿色化学的领域, 为其在众多领域的应用开拓出更广阔的前景. 关键词 离子液体 功能化离子液体 双功能化离子液体 反应介质 不对称合成 纳米材料 多孔材料 润滑剂 烟道气脱硫 油品脱硫 收稿日期: 2005-07-27; 接受日期: 2005-11-27 *联系人, E-mail: dongbin.zhao@epfl.ch , zhaofu.fei@epfl.ch 1 引言 20世纪90年代后期兴起的绿色化学, 是从源头清除污染的一项措施, 它为人类解决化学工业对环境的污染, 实现经济和社会可持续发展提供了有效的手段[1]. 目前在化学工业中大量使用的有毒、易挥发的有机溶剂由始至终都违背着绿色化学的理念. 在寻找有机溶剂的替代品时, 人们发现离子液体具有高热稳定性、可忽略的蒸气压、宽的液态温度区间、可调控的对极性及非极性物质的良好溶解性[2], 它能够替代传统有机溶剂介质进行化学反应(特别是催化反应), 从而实现反应过程的绿色化, 因此离子液体的研究得到了迅猛的发展[3~14]. 咪唑类离子液体与过渡金属催化剂形成卡宾配合物[15,16], 以及离子液体稳定纳米粒子的实验证据[17], 为解释离子液体体现出和传统溶剂不同的特性提供了理论依据. 离子液 体的物理化学性质研究可为这些理论探讨提供基础数据, 目前已经成为离子液体研究领域的另一热点[18]. 现今越来越多的离子液体被商业化, 不断有新型离子液体诞生, 并在催化科学、材料科学、分离技术等领域里得到应用[19]. 按统计学推测, 根据阴阳离子的不同组合, 离子液体的种类可达到1018, 而目前有机溶剂却只有300~400种, 离子液体家族成员如此庞大的数量, 暗示着其开发应用的广阔前景. 以往大部分的离子液体研究集中在以咪唑为阳离子骨架, 带有饱和烷烃的离子液体上. 然而, 由于离子液体的诸多性质, 如熔点、黏度、密度以及溶解能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整; 因此, 理论上我们可以通过这种做法来优化特定的反应. 寇元率先提出将离子液体功能化的思路: 将功能团引入到离子液体的阳离子或阴离子上, 这些功能团赋予了离子液体专一的特性而与溶解于其中的溶
离子液体应用及其发展
离子液体应用及其发展 罗树琴生化系化学教育2001541 摘要：离子液体也称为室温离子液体或低温盐，通常是指熔点低 于100℃的有机盐。由于完全有例子组成，离子液体有许多不同于常规有机溶剂的性质。离子液体在各方面都有广泛应用前景，目前离子液体的制备和研究正在快速的发展，其应用前景也是相当广阔的。 关键字：离子液体应用发展及前景 离子液体也称为试问离子液体或低温盐，通常是指熔点低于100℃的有机盐。由于完全有例子组成，离子液体有许多不同于常规有机溶剂的性质。如熔点低，不挥发，液程范围宽，热稳定性好。溶解能力强，性质可调，不易燃，电化学窗口宽等。与传统的有机溶剂，水，超临界流体等相比，起黏度低，比热容大，有的对水对空气均稳定，故易于处理，制造较为容易，不太昂贵。是理想的绿色高效溶剂，研究其性质极其应用成了一项热门课题， 1.离子液体的性质 离子液体大多呈无色，完全由阴阳离子组成，但样离子较大，且是有机物。离子液体 1有酸碱性(主要由阳离子决定，可通过调节阳离子来改变其酸碱性)， 2亲水性:含C越多亲水性越弱 3热稳定性：较高的稳定性与杂原子氢键，阴阳离子组成相关，其蒸汽压低（可忽略不计），不易挥发，可去取代有机溶剂。 4熔点低：熔点与阴阳离子组成有关，是随阳离子对称性增大而增大的 5溶解性好：可溶解有机物，无机物，聚合物等 6密度：和阴阳离子组成有关，阳离子增多密度变大 7生物降解性：其一降解，相当环保，是绿色的环保剂 8电化学窗口：其可产生5-7V的高电压， 2.离子液体的合成制备 2.1 常规合成法 2.1.1一步法：采用叔胺与卤代烃或脂类物质发生加成反应，或利用叔胺的碱性和酸性发生中和反应而一步生成目标离子液体的方法 2.1.2两步法：两步法的第一步是通过叔胺和卤代烃反应制备出
2010-离子液体在分离领域的研究进展
中国科学: 化学 2010年第40卷第10期: 1487 ~ 1495 SCIENTIA SINICA Chimica https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS 评述 离子液体在分离领域的研究进展 韩彬①②, 张丽华②*, 梁振②, 屈锋①, 邓玉林①, 张玉奎② ①北京理工大学生命学院, 北京 100081 ②中国科学院分离分析化学重点实验室; 中国科学院大连化学物理研究所国家色谱研究分析中心, 大连 116023 *通讯作者, E-mail: lihuazhang@https://www.wendangku.net/doc/b914382599.html, 收稿日期: 2009-11-23; 接受日期: 2009-12-15 摘要室温离子液体, 又称离子液体, 是一种在室温及接近室温的环境中完全以离子状态存在的液态物质. 由于其具有不可燃、蒸汽压极低、黏度大、导电性和溶解能力好、高温稳定等特点, 已被广泛应用于有机合成、催化、电化学、分析化学等领域. 本文侧重介绍离子液体在样品预处理、毛细管电泳、高效液相色谱、气相色谱、质谱等分离领域的最新研究进展, 并对其发展方向进行了展望. 关键词 离子液体样品预处理色谱 分离 1 引言 室温离子液体(room temperature ionic liquids, RTILs), 又称离子液体(ionic liquids, ILs), 是一种在室温及接近室温的情况下完全以离子状态存在的液体. 由一个不对称的大体积阳离子和小体积阴离子组成. 如图1所示, 阳离子主要有咪唑型、吡啶型、季铵型等, 阴离子主要有卤素、四氟硼酸根、六氟磷酸根等. 理论上, 离子液体可由不同的阴阳离子任意组合, 数目庞大. 它们的极性、疏水或亲水性、溶解度、熔点等物理化学性质不仅与阳离子和阳离子的取代基相关, 而且也与阴离子的大小和极性有重要关系[1].因此可以通过阴阳离子的组合或基团修饰来调节上述性质 . 离子液体具有一些传统有机和无机化学试剂不可比拟的优点, 如蒸汽压极低、不易挥发、黏度大、不可燃、导电性和溶解能力好、高温稳定、电化学窗口较宽等[2]. 早期的离子液体研究主要集中在氯化铝型离子液体, 但此类离子液体遇湿敏感, 易产生氯化氢气体, 腐蚀性强. 后来发展了咪唑型、吡啶型等离子液体[3], 应用研究领域扩展到催化合成[4]、电化学[5]、生物传感器[6]、分析化学[7~11]等领域. 图1 离子液体的主要阳离子和阴离子组成示意图 国内外学者曾对2008年以前的离子液体在毛细管电泳[7]、液相色谱[8]、色谱及电迁移技术[9]、分离技术中的应用[10]以及咪唑类离子液体在分析化学中的应用[11]等诸多方面进行了相关综述, 而有关近期离子液体在样品预处理、色谱、质谱等分离领域较为全面的综述尚未见报道. 本文侧重于对离子液体在分离领域中的最新研究进展进行综述. 2 样品预处理 样品预处理是对复杂样品中目标分析物进行提取、浓缩富集、基团保护等的物理化学过程, 它能够改善后续的分离分析和检测结果. 因此对于目标分析物的鉴定、验证和量化分析都至关重要[12].