離子液體在有機合成中的應用分析

摘 要：近年來綠色化學研究逐漸被大家所認知，作為其中非常重要的研究熱點，離子液體的應用，正受到更多的關注，室溫離子液體具有特殊的理化性質和分子結構，是一類特殊的液體熔融鹽，被認為是可以替代常用揮發性有機溶劑的綠色有機溶劑。離子液體作為溶劑以及催化劑在有機合成中所顯示出的獨特和性能使得其具有巨大的發展前景。

關鍵詞：綠色化學；離子液體；氧化；有機合成

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

隨著人們對于環境保護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，因此發展綠色化學被提上日程。綠色化學又被稱之為清潔化學，其目標是在化學生產的過程中，盡量減少甚至消除對人類健康或者環境造成不良影響的原料、催化劑、試劑的使用和產生，從而實現整個生產工藝的綠色無污染。從生產的源頭杜絕了污染的產生，盡量實現化工生產過程中的廢物零排放。

1 綠色化學的研究方向

要想實現綠色化學，清潔生產，研究的主要方向是對于化學工藝進行重新設計，爭取在生產過程中所使用的化合物是對人類和環境安全的，避免為了達到較好的合成效果而使用一些有毒有害物質，從而對環境造成較嚴重的污染，進而影響到人類的健康。另外一個方向是探索新型的更加安全的化學合成工藝，如微波、激光等技術，這些技術在有機合成中的應用可大大縮減了反應的時間，提高產物的產率，從而減少生產過程對環境造成的危害。還有一個研究的方向是改善化學反應的條件，此方向主要是研究和開發能夠進行綠色反應的介質。在傳統的有機合成反應中，常用到揮發性的有機溶劑，它們在反應的過程中，是一種很好的反應介質，可以迅速溶解各種有機物，促進反應的進行，但是該類物質具有較強的揮發性且易燃具有毒性，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，給環境帶來了嚴重的污染。而開發新的溶劑來對其進行替代是進行綠色化學研究的一個重要方向。

2 什么是離子液體

離子液體是一種鹽，它是由有機陽離子和無機陰離子組成的，它在與室溫接近的一個溫度范圍內呈液態，因此又被稱為室溫離子液體。它具有十分優異的性能，在綠色化學中是最具有發展前景的反應介質且具有十分好的催化效果。與通常意義上的有機溶劑不同，離子液體是由陰陽離子組成，并沒有電中性的分子存在，因此在熱穩定性和導電性方面表現優異。對于一些有機物和高分子材料來說，它還是一種十分優良的溶劑。離子液體幾乎沒有揮發性，因此將其應用于化學生產的過程中，不會揮發有害氣體對大氣造成污染。可以說，離子液體由于優異的性能以及綠色安全性而成為當之無愧的環境友好型溶劑，與當下的清潔生產以及可持續發展的發展理念十分匹配，受到廣大學者的關注和研究。

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合成工藝需要設計出不同的離子液體。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。通過將有機陽離子和無機陰離子按照不同的比例進行結合可以得到不同性能的離子液體，從而實現在分子水平的離子液體設計。

4 離子液體在有機合成中的應用

在有機合成的過程中，離子液體通常被用作反應的溶劑。其作用的方式有如下幾種。第一種是離子液體僅作為反應過程中的溶劑使用，在有機合成的反應過程中，催化劑和反應物被溶解在離子液體中，從而形成一個均相的體系，在該體系中發生有機合成的反應，為反應提供合適的介質。第二中是離子液體既是溶劑，同時也起到催化劑的作用，其在有機合成的反應過程中除了為反應提供一個介質，溶解反應所需的物質，同時能夠起到促進反應進行，起催化劑的作用。第三種是離子液體將催化劑溶解于其中，但反應底物和產物在另一相中進行反應，從而形成一個兩相的反應體系。第四種是離子液體中的負離子作為均相催化配體參與反應的進行。無論離子液體在有機合成反應中所承擔的角色是以上哪一種，與傳統的有機溶劑相比，它都具有著無可比擬的優越性能。首先，它為化學反應的進行提供了一個良好的環境，有可能在反應的過程中，促進催化劑的活性更好地發揮，使其穩定性更好，反應的過程轉化率更高，從而使得有機合成的效率提高。其次，離子液體的種類多樣，可供選擇的方案有許多，當將催化劑溶于離子液體時，它便可以隨著離子液體進行循環利用，從而使得催化劑在均相中催化效率大大提高，在多相中催化時易于分離的優點。在氫化反應的過程中，實驗表明離子液體可以反復使用，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溫度范圍內呈現液相的狀態，且它與部分有機溶劑不互溶，這些特點都使得其具有易于分離的特點，在分離產物的時候，可以通過多樣化的方法，如傾析、萃取以及蒸餾等。

5 總結

隨著科學技術的不斷發展以及人們對于環保問題的重視，有機合成中所造成的污染問題越來越受到大家的關注，尋找清潔、高效且低耗的化學反應，實現綠色化工生產是未來發展的趨勢。由于大多數的有機合成需要在溶劑中反應，且反應過程中所使用的有機溶劑消耗量大，揮發性強，導致了較嚴重的化工污染。離子液體的發現使得這一問題可以得到有效改善，表現出了極具潛力的發展前景。

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作者簡介：張俊（1995-），男，湖南株洲人，學生。