安全環保型的綠色溶劑——離子液體的應用研究進展

王燕 曹利慧 張彥

（衡水學院應用化學系，河北 衡水 053000）

應用溶劑在化工行業的許多過程（反應、分離）中發揮著重要的作用。目前，使用量最大、最常見的溶劑主要是揮發性有機溶劑。但是在不久的將來，傳統有機溶劑必定會被安全環保的綠色溶劑所代替，綠色化學理念在世界范圍內會被更多的人接受。

離子液體通常是指由無機陽離子和有機陰離子組成的，在室溫或室溫附近呈液態的物質，也叫做室溫熔融鹽。與傳統有機溶劑相比，離子液體具有很多突出的優點，如蒸汽壓極小、液程很寬、無可燃性、溶解性好、粘度低、熱容大、電導率高、電化學穩定性高、電化學窗口寬等，幾乎符合現代化工對綠色溶劑的全部要求，所以在化學領域獲得了廣泛的應用。

1. 離子液體作為溶劑在有機合成中的應用

1.1 應用在氧化反應中

烯烴合成鄰二醇的有效途徑是雙烴化反應，但在此反應中要使用成本較高的催化劑，并且它具有很強的毒性和揮發性，離子液體[bmim]PF6被催化劑固載后，就可發生烯烴的雙烴化反應。

1.2 應用在還原反應中

過渡金屬絡合物常用作催化氫化學反應的催化劑，部分過渡金屬可以溶解于離子液體，所以它可作為反應介質，使產品易于分離，并且大幅提高了反應速率。

1.3 應用在Friedel-Crafts反應中

在有機合成中，F-C反應是對芳環進行衍生化的重要反應。以往的做法中要用大量的路易斯酸或質子酸催化，并使用有毒的有機溶劑。如果在離子液體中進行F-C反應，反應速度提高、產物易于分離、條件溫和并且避免了使用有毒的有機溶劑。

1.4 應用在硝化反應中

用硫酸、硝酸混合體系向芳烴上引入硝基就是傳統的硝化反應的做法，這樣的結果就是腐蝕設備，反應后的大量的廢酸和廢水，造成環境污染。但是用質量分數為67%的硝酸放在離子液體中對甲苯進行硝化反應，易于提取產物，加入正己烷后用簡單傾析法就可與無機相分離。在反應過程中并未使用硫酸和含氯有機溶劑，對環境沒有污染。

1.5 在合成金屬酞菁中的應用[1]

李吉青等用離子液體bmim[BF4]作為合成鐵酞菁和鋅酞菁的溶劑，產率較高，而且離子液體可以重復使用，活性不降低。

1.6 在高分子聚合中的應用[2]

離子液體具有優良的可設計性，可使其作為許多聚合反應的介質對聚合反應速率、聚合產物的相對分子質量產生正效應作用，可以解決以往在有機溶劑中進行聚合反應時的有毒和易揮發問題，而且聚合后在離子液體中的聚合物與催化劑的分離也容易進行，作為溶劑的離子液體也可以循環使用，避免了有機溶劑對環境的污染。

2. 離子液體作為催化劑在有機合成中的應用[3]

應用催化劑是實現綠色生產的重要手段，使用離子液體作為催化劑可以起到雙重作用，它不僅可作催化劑，因為它的催化活性更高、選擇性更強、循環使用次數更多。同時它還可作為介質，提供溫和的反應條件，有效的抑制副反應，并縮短了反應時間，這些都是環境友好體系的真正體現。

離子液體作為催化劑的典型反應有Diels-Alder反應、氫化反應、烷基化反應、酯基化反應、C-C和C-O分解反應、C-C或C-雜原子耦合反應等。

3. 離子液體在化工分離中的應用[4]

作為安全環保型的綠色溶劑，離子液體也廣泛的應用于化工分離中。比如在分離中，把兩種綠色溶劑超臨界CO2流體和離子液體結合后，就可以分離多種化合物；把離子液體用于多相微萃取技術，可以實現環境中富集、分離和檢測多環芳烴、壬基酚等污染物；離子液體可以用于無機合成及分離納米離子、脫硫、潤滑劑、從微生物發酵液中提取丁醇及有機酸，并且還可以分離金屬離子。

4.離子液體在食品工業上的應用[5]

反應條件溫和、選擇性高、生物催化劑制造成本低等這些優勢，使得生物催化劑在研制一些新食品或開發新工藝發面發揮了重要的作用。離子液體不同于水溶液及普通有機溶劑，因其特殊的分子結構，具有強極性、適度的親水性。研究發現離子液體中不同的陰陽離子組合對酶的選擇性有影響，使得結果好于有機介質，穩定性高于有機溶劑。隨著利用介質工程調控酶催化方向和選擇性的研究深入，酶催化反應越來越多地被應用到改造和綜合利用油脂、功能性油脂合成等領域。

5.離子液體在電化學方面的應用 [6]

離子液體在電解、電鍍、電池、電沉積、電化學合成、電容器、傳感器、毛細管電泳等方面都有應用。離子液體由于具有熱穩定性、低蒸氣壓、不燃性、高離子傳導率、寬的電化學穩定電位窗、與聚合物異形成凝膠等性質，使其非常適合做電解液，而且可以用作導電高分子構成的器件中的介質。

由此我們可以看到，離子液體廣泛的應用到很多領域。除上述應用外，它還可以用于萬能潤滑油、增塑劑、作為質譜的基質、色譜的固定相等。離子液體的研究主要有以下幾個方向：（1）功能化：將功能團引入離子液體的陽離子或陰離子上，賦予離子液體專一的特性，如手性離子液體；2）胍鹽離子液體：以胍為陽離子的離子液體；（3）固載化離子液體；（4）超臨界CO2-離子液體體系。由此我們相信離子液體作為一種安全、環保型的綠色溶劑，在快速發展的化學工業綠色化進程中，必定會大放異彩，得到更多更廣的應用。

[1]李吉青等. 離子液體bmim[BF4]作溶劑合成金屬酞菁[J].濟南大學學報，2009，4：159-161

[2]張二琴，崔運啟.離子液體及其在高分子合成中的應用[J].開封教育學院學報，2009，12：72-73

[3]徐珍，呂早生.離子液體在有機合成中的應用新進展[J].化學與生物工程，2009，3：11-14

[4]楊陽.離子液體在工業上的應用與前景展望[J].內蒙古石油化工，2009，9：91-93

[5]張平.離子液體在食品研究中的應用[J]，農產品加工學刊，2009，7：33-36

[6]周雅文，鄧宇等.離子液體的性質及其應用[J].杭州化工，2009，9，7-10