離子液體在有機(jī)合成中的應(yīng)用分析

摘 要：近年來綠色化學(xué)研究逐漸被大家所認(rèn)知，作為其中非常重要的研究熱點(diǎn)，離子液體的應(yīng)用，正受到更多的關(guān)注，室溫離子液體具有特殊的理化性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)，是一類特殊的液體熔融鹽，被認(rèn)為是可以替代常用揮發(fā)性有機(jī)溶劑的綠色有機(jī)溶劑。離子液體作為溶劑以及催化劑在有機(jī)合成中所顯示出的獨(dú)特和性能使得其具有巨大的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；離子液體；氧化；有機(jī)合成

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.016

隨著人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視程度在不斷提高，化工合成中的污染成為越來越突出的問題，因此發(fā)展綠色化學(xué)被提上日程。綠色化學(xué)又被稱之為清潔化學(xué)，其目標(biāo)是在化學(xué)生產(chǎn)的過程中，盡量減少甚至消除對(duì)人類健康或者環(huán)境造成不良影響的原料、催化劑、試劑的使用和產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)工藝的綠色無污染。從生產(chǎn)的源頭杜絕了污染的產(chǎn)生，盡量實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中的廢物零排放。

1 綠色化學(xué)的研究方向

要想實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)，清潔生產(chǎn)，研究的主要方向是對(duì)于化學(xué)工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，爭取在生產(chǎn)過程中所使用的化合物是對(duì)人類和環(huán)境安全的，避免為了達(dá)到較好的合成效果而使用一些有毒有害物質(zhì)，從而對(duì)環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染，進(jìn)而影響到人類的健康。另外一個(gè)方向是探索新型的更加安全的化學(xué)合成工藝，如微波、激光等技術(shù)，這些技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用可大大縮減了反應(yīng)的時(shí)間，提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，從而減少生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境造成的危害。還有一個(gè)研究的方向是改善化學(xué)反應(yīng)的條件，此方向主要是研究和開發(fā)能夠進(jìn)行綠色反應(yīng)的介質(zhì)。在傳統(tǒng)的有機(jī)合成反應(yīng)中，常用到揮發(fā)性的有機(jī)溶劑，它們?cè)诜磻?yīng)的過程中，是一種很好的反應(yīng)介質(zhì)，可以迅速溶解各種有機(jī)物，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，但是該類物質(zhì)具有較強(qiáng)的揮發(fā)性且易燃具有毒性，并且在使用過程中很難回收，因而成為污染大氣的主要污染源，給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。而開發(fā)新的溶劑來對(duì)其進(jìn)行替代是進(jìn)行綠色化學(xué)研究的一個(gè)重要方向。

2 什么是離子液體

離子液體是一種鹽，它是由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子組成的，它在與室溫接近的一個(gè)溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)，因此又被稱為室溫離子液體。它具有十分優(yōu)異的性能，在綠色化學(xué)中是最具有發(fā)展前景的反應(yīng)介質(zhì)且具有十分好的催化效果。與通常意義上的有機(jī)溶劑不同，離子液體是由陰陽離子組成，并沒有電中性的分子存在，因此在熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性方面表現(xiàn)優(yōu)異。對(duì)于一些有機(jī)物和高分子材料來說，它還是一種十分優(yōu)良的溶劑。離子液體幾乎沒有揮發(fā)性，因此將其應(yīng)用于化學(xué)生產(chǎn)的過程中，不會(huì)揮發(fā)有害氣體對(duì)大氣造成污染?？梢哉f，離子液體由于優(yōu)異的性能以及綠色安全性而成為當(dāng)之無愧的環(huán)境友好型溶劑，與當(dāng)下的清潔生產(chǎn)以及可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念十分匹配，受到廣大學(xué)者的關(guān)注和研究。

3 離子液體的種類

離子液體的種類是多種多樣的，通過改變陰陽離子的組合可以根據(jù)合成工藝需要設(shè)計(jì)出不同的離子液體。組成離子的陰離子主要有兩類，即多核陰離子和單核陰離子。通過將有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子按照不同的比例進(jìn)行結(jié)合可以得到不同性能的離子液體，從而實(shí)現(xiàn)在分子水平的離子液體設(shè)計(jì)。

4 離子液體在有機(jī)合成中的應(yīng)用

在有機(jī)合成的過程中，離子液體通常被用作反應(yīng)的溶劑。其作用的方式有如下幾種。第一種是離子液體僅作為反應(yīng)過程中的溶劑使用，在有機(jī)合成的反應(yīng)過程中，催化劑和反應(yīng)物被溶解在離子液體中，從而形成一個(gè)均相的體系，在該體系中發(fā)生有機(jī)合成的反應(yīng)，為反應(yīng)提供合適的介質(zhì)。第二中是離子液體既是溶劑，同時(shí)也起到催化劑的作用，其在有機(jī)合成的反應(yīng)過程中除了為反應(yīng)提供一個(gè)介質(zhì)，溶解反應(yīng)所需的物質(zhì)，同時(shí)能夠起到促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，起催化劑的作用。第三種是離子液體將催化劑溶解于其中，但反應(yīng)底物和產(chǎn)物在另一相中進(jìn)行反應(yīng)，從而形成一個(gè)兩相的反應(yīng)體系。第四種是離子液體中的負(fù)離子作為均相催化配體參與反應(yīng)的進(jìn)行。無論離子液體在有機(jī)合成反應(yīng)中所承擔(dān)的角色是以上哪一種，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，它都具有著無可比擬的優(yōu)越性能。首先，它為化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行提供了一個(gè)良好的環(huán)境，有可能在反應(yīng)的過程中，促進(jìn)催化劑的活性更好地發(fā)揮，使其穩(wěn)定性更好，反應(yīng)的過程轉(zhuǎn)化率更高，從而使得有機(jī)合成的效率提高。其次，離子液體的種類多樣，可供選擇的方案有許多，當(dāng)將催化劑溶于離子液體時(shí)，它便可以隨著離子液體進(jìn)行循環(huán)利用，從而使得催化劑在均相中催化效率大大提高，在多相中催化時(shí)易于分離的優(yōu)點(diǎn)。在氫化反應(yīng)的過程中，實(shí)驗(yàn)表明離子液體可以反復(fù)使用，且在使用的過程中，催化劑的流失率極低，不到0.02%，因此避免了固定催化劑而導(dǎo)致的操作難度加大的問題。最后，離子液體沒有蒸氣壓，且可以在較寬的一個(gè)溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液相的狀態(tài)，且它與部分有機(jī)溶劑不互溶，這些特點(diǎn)都使得其具有易于分離的特點(diǎn)，在分離產(chǎn)物的時(shí)候，可以通過多樣化的方法，如傾析、萃取以及蒸餾等。

5 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)于環(huán)保問題的重視，有機(jī)合成中所造成的污染問題越來越受到大家的關(guān)注，尋找清潔、高效且低耗的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)是未來發(fā)展的趨勢。由于大多數(shù)的有機(jī)合成需要在溶劑中反應(yīng)，且反應(yīng)過程中所使用的有機(jī)溶劑消耗量大，揮發(fā)性強(qiáng)，導(dǎo)致了較嚴(yán)重的化工污染。離子液體的發(fā)現(xiàn)使得這一問題可以得到有效改善，表現(xiàn)出了極具潛力的發(fā)展前景。

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作者簡介：張?。?995-），男，湖南株洲人，學(xué)生。