王燕 曹利慧 張彥

（衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000）

應(yīng)用溶劑在化工行業(yè)的許多過(guò)程（反應(yīng)、分離）中發(fā)揮著重要的作用。目前，使用量最大、最常見(jiàn)的溶劑主要是揮發(fā)性有機(jī)溶劑。但是在不久的將來(lái)，傳統(tǒng)有機(jī)溶劑必定會(huì)被安全環(huán)保的綠色溶劑所代替，綠色化學(xué)理念在世界范圍內(nèi)會(huì)被更多的人接受。

離子液體通常是指由無(wú)機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)陰離子組成的，在室溫或室溫附近呈液態(tài)的物質(zhì)，也叫做室溫熔融鹽。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，離子液體具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，如蒸汽壓極小、液程很寬、無(wú)可燃性、溶解性好、粘度低、熱容大、電導(dǎo)率高、電化學(xué)穩(wěn)定性高、電化學(xué)窗口寬等，幾乎符合現(xiàn)代化工對(duì)綠色溶劑的全部要求，所以在化學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

1. 離子液體作為溶劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用

1.1 應(yīng)用在氧化反應(yīng)中

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

1.2 應(yīng)用在還原反應(yīng)中

過(guò)渡金屬絡(luò)合物常用作催化氫化學(xué)反應(yīng)的催化劑，部分過(guò)渡金屬可以溶解于離子液體，所以它可作為反應(yīng)介質(zhì)，使產(chǎn)品易于分離，并且大幅提高了反應(yīng)速率。

1.3 應(yīng)用在Friedel-Crafts反應(yīng)中

在有機(jī)合成中，F(xiàn)-C反應(yīng)是對(duì)芳環(huán)進(jìn)行衍生化的重要反應(yīng)。以往的做法中要用大量的路易斯酸或質(zhì)子酸催化，并使用有毒的有機(jī)溶劑。如果在離子液體中進(jìn)行F-C反應(yīng)，反應(yīng)速度提高、產(chǎn)物易于分離、條件溫和并且避免了使用有毒的有機(jī)溶劑。

1.4 應(yīng)用在硝化反應(yīng)中

用硫酸、硝酸混合體系向芳烴上引入硝基就是傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)的做法，這樣的結(jié)果就是腐蝕設(shè)備，反應(yīng)后的大量的廢酸和廢水，造成環(huán)境污染。但是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%的硝酸放在離子液體中對(duì)甲苯進(jìn)行硝化反應(yīng)，易于提取產(chǎn)物，加入正己烷后用簡(jiǎn)單傾析法就可與無(wú)機(jī)相分離。在反應(yīng)過(guò)程中并未使用硫酸和含氯有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。

1.5 在合成金屬酞菁中的應(yīng)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(chǎn)率較高，而且離子液體可以重復(fù)使用，活性不降低。

1.6 在高分子聚合中的應(yīng)用[2]

離子液體具有優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性，可使其作為許多聚合反應(yīng)的介質(zhì)對(duì)聚合反應(yīng)速率、聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量產(chǎn)生正效應(yīng)作用，可以解決以往在有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)的有毒和易揮發(fā)問(wèn)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(jìn)行，作為溶劑的離子液體也可以循環(huán)使用，避免了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染。

2. 離子液體作為催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用[3]

應(yīng)用催化劑是實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)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?yàn)樗拇呋钚愿?、選擇性更強(qiáng)、循環(huán)使用次數(shù)更多。同時(shí)它還可作為介質(zhì)，提供溫和的反應(yīng)條件，有效的抑制副反應(yīng)，并縮短了反應(yīng)時(shí)間，這些都是環(huán)境友好體系的真正體現(xiàn)。

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

3. 離子液體在化工分離中的應(yīng)用[4]

作為安全環(huán)保型的綠色溶劑，離子液體也廣泛的應(yīng)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(jié)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(shù)，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境中富集、分離和檢測(cè)多環(huán)芳烴、壬基酚等污染物；離子液體可以用于無(wú)機(jī)合成及分離納米離子、脫硫、潤(rùn)滑劑、從微生物發(fā)酵液中提取丁醇及有機(jī)酸，并且還可以分離金屬離子。

4.離子液體在食品工業(yè)上的應(yīng)用[5]

反應(yīng)條件溫和、選擇性高、生物催化劑制造成本低等這些優(yōu)勢(shì)，使得生物催化劑在研制一些新食品或開(kāi)發(fā)新工藝發(fā)面發(fā)揮了重要的作用。離子液體不同于水溶液及普通有機(jī)溶劑，因其特殊的分子結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)極性、適度的親水性。研究發(fā)現(xiàn)離子液體中不同的陰陽(yáng)離子組合對(duì)酶的選擇性有影響，使得結(jié)果好于有機(jī)介質(zhì)，穩(wěn)定性高于有機(jī)溶劑。隨著利用介質(zhì)工程調(diào)控酶催化方向和選擇性的研究深入，酶催化反應(yīng)越來(lái)越多地被應(yīng)用到改造和綜合利用油脂、功能性油脂合成等領(lǐng)域。

5.離子液體在電化學(xué)方面的應(yīng)用 [6]

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

由此我們可以看到，離子液體廣泛的應(yīng)用到很多領(lǐng)域。除上述應(yīng)用外，它還可以用于萬(wàn)能潤(rùn)滑油、增塑劑、作為質(zhì)譜的基質(zhì)、色譜的固定相等。離子液體的研究主要有以下幾個(gè)方向：（1）功能化：將功能團(tuán)引入離子液體的陽(yáng)離子或陰離子上，賦予離子液體專(zhuān)一的特性，如手性離子液體；2）胍鹽離子液體：以胍為陽(yáng)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(huán)保型的綠色溶劑，在快速發(fā)展的化學(xué)工業(yè)綠色化進(jìn)程中，必定會(huì)大放異彩，得到更多更廣的應(yīng)用。

[1]李吉青等. 離子液體bmim[BF4]作溶劑合成金屬酞菁[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，4：159-161

[2]張二琴，崔運(yùn)啟.離子液體及其在高分子合成中的應(yīng)用[J].開(kāi)封教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，12：72-73

[3]徐珍，呂早生.離子液體在有機(jī)合成中的應(yīng)用新進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程，2009，3：11-14

[4]楊陽(yáng).離子液體在工業(yè)上的應(yīng)用與前景展望[J].內(nèi)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(yīng)用[J]，農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2009，7：33-36

[6]周雅文，鄧宇等.離子液體的性質(zhì)及其應(yīng)用[J].杭州化工，2009，9，7-10