離子液體在有機反應中的應用研究

王壽云 山東技師學院

傳統的化學領域的有機合成所利用的催化劑及溶劑大都具有著較強的易揮發性，其不僅會造成環境污染，對研發人員的身體健康也有著一定的不良影響，因此，環保型的催化劑及溶劑的研制一直都是我國化學科研領域關注的主要問題之一。近年來，以溫室離子液體為主的綠色溶劑逐漸被人們發現并應用在有機反應當中，且取得了較好效果。

一、離子液體的概念

離子液體，也稱作低溫熔融鹽，其通常是指熔點在100℃以下的有機鹽，主要成分以離子為主，具有著熱穩定好、不易揮發的特點，同時性質可調，且具備較強溶解能力，應用范圍比較廣泛。就目前而言，對于離子液體的研究已經形成了較為成熟的研究體系，而隨著我國環保理念及能源戰略的進一步展開，離子液體因具備較強的重復利用優勢而得到廣泛關注。

相關領域學者研究認為，離子液體是一種具有較強吸引力的綠色溶劑，是有機反應過程中傳統的化學溶劑及催化劑的良好代替品。近年來，國內外均已經開展了對于離子液體有機反應的研究，這一系列的研究進一步指明了眾多離子液體的分類以及在有機反應過程中的作用和價值。

二、離子液體在有機反應中的應用

近年來，相關領域對于離子液體在有機反應中的應用的相關研究逐步成熟，且已經發現諸如氯鋁酸離子液體、Brφnsted酸性離子液體、堿性離子液體以及手性離子液體等多種類型的離子液體作為溶劑或催化劑，具有參與有機反應的價值，下面進行具體分析。

（一）氯鋁酸離子液體的應用

氯鋁酸離子液體是在20世紀80年代初期被發現的，隨后其被廣泛應用在了化學反應及電化學的研究當中，這其中以Cl-AlCl3為主，該類型的離子液體被研究次數最多。相關研究發現，當AlCl3摩爾分數等于0.5，其會變為中性離子液體，負離子以AlCl4-為主；當摩爾分數大于0.5時，其會變為酸性離子液體，負離子以Al2Cl7-為主；當摩爾分數小于0.5時，其會變為堿性離子液體，負離子以AlCl4-以及Cl-為主。上述離子液體作為催化劑或者反應溶劑都是不錯的選擇，但是，由于其化學穩定性及熱穩定性相對不強，在進行有機反應的過程中不可以與水結合，故而在實際應用中主要利用其催化性能。

（二）Brφnsted酸性離子液體的應用

和氯鋁酸類離子液體相比較，該種類型的離子液體研發較晚，但相關研究表明，該類型離子液體的水穩定性更強，催化活性較高，所產生的物體容易分離，可以進行重復使用。相關學者發現，該類型離子液體可以把脂肪酸、脂肪醇充當反應物合成芳香酯，對于酯化反應催化效果較高，同時經過多次重復利用依舊可以保持原有的催化活性。利用該類型離子液體合成的催化劑具有極高的催化活性，產率高達9成以上，而其后期產物可以直接利用過濾方式進行分離，整體操作方法較為簡單，同時操作環境的污染程度無限接近于零，且催化劑也能夠進行回收利用，可以有效實現有機反應的環保轉型。相在不斷研發和創新的過程中，Brφnsted酸性離子液體已經生成多種類型，而這種創新大都是建立在離子液體內部官能團的基礎上進行合成和研發的，在未來有著極大的發展空間，故而，該種類型的離子液體應用優勢較大，能夠較好地滿足當前對于離子液體的環保性能方面的需求。

（三）堿性離子液體的應用

堿性離子液體在有機反應中的應用，最先始于N-甲基咪唑基體堿性離子液體。各種類型的堿性離子液體在催化硝基苯甲醇及丙酮過程中能夠起到縮合反應，其中的催化活性強度和堿性強度是一致的，同時，相關研究表明，該種離子液體經過循環使用之后，在多次使用后依舊能夠將產物產率保持在8成以上。建立在米唑類離子液體的基礎上，相關學者通過一些堿性基團的引入進一步提升了其陰離子的活性，發現其中dmim2co3的堿性最強，同時對糠醇以及丙二酸的反應具有最強的催化性，在連續使用數次后，其產生效率依舊保持在98%左右。在當前化工領域的生產過程中，堿性催化劑占據了極為重要的地位，堿性離子液體也可以有效代替傳統離子液體作為催化劑，且活性較高，能夠有力改善傳統固體堿的分離缺陷。

（四）手性離子液體的應用

手性離子液體目前主要應用在不對稱合成、氣相色譜、手性識別等領域，其具有極強的應用有效性，在溫室離子液體研發過程中，受到的關注度也最高，由于手性離子液體在合成過程中會花費較多的成本，導致其在國內的推廣程度相對較弱，但基于其自身存在的較強的應用優勢，依舊是眾多學者的主要研究對象，例如，有學者建立在脯氨酸的基礎上研發了手性底物，在與N-烷基咪唑進行有機反應后，打造出了含有手性吡咯環的米唑類手性離子液體。而將之應用在硝基乙烯苯以及環乙基酮的加成反應中，通過進一步改善工藝條件，其產物收率接近100%，其中的ee值也高達99%左右。此外，在羥醛縮合反應中，該種離子液體具有較強的催化性能。上述一系列的研發成果證明了手性離子液體在化工生產過程中較強的應用價值，其催化性能較高，回收率也較強，能夠有效代替傳統催化劑，但需要注意的是，在研發和進一步發展創新的過程中，要注重實現成本控制和成本優化，如此才能進一步提升其推廣和應用范圍。

三、結語

在化工領域技術研發的過程中，為了進一步提升其過程的綠色環保程度，文章結合有機反應過程中溶劑、催化劑的性能，對離子液體在有機反應中的應用進行了分析。隨著科學技術的不斷發展，以離子液體作為主要溶劑或者催化劑進行新產品的研發，既可以有效替代傳統溶劑和催化劑，也能夠進一步提升化工生產過程中的綠色生產水平，這對于改善化工環境污染顯然是十分必要的，且可以有力帶動化工產業科學技術的發展和創新。