桑瀟

[摘要]本文綜述了離子液體的合成方法：一步法與兩步法;加熱回流法、微波法及超聲波法。并展望了離子液體的應用前景。

[關鍵詞]離子液體 微波法 綠色溶劑 萃取

引言

離子液體就是在室溫（或稍高于室溫）下呈液態(tài)的僅由離子所組成的液體。離子液體（ionic liquids），又稱“室溫熔融鹽”（Room temperature molten Salts），室溫離子液體（Room temperature ionic liquids），也稱液態(tài)有機鹽（liquid organic salt）等。離子液體的最早報導可以追溯到20世紀初。

1離子液體的合成法

1914年合成出最早的室溫離子液體硝酸乙基銨[C2H5NH3][NO3]，其熔點為12℃，但未引起人們的注意。我國有關室溫離子液體的研究起步較晚，蘭州物理化學研究所鄧友全等于1998年率先在國內(nèi)開展了離子液體及其在清潔催化中應用的系統(tǒng)研究。

一般制備離子液體按反應的步驟可分為一步合成法和兩步合成;按反應的操作原理可分為加熱回流法、微波法和超聲波法。

（一）一步合成法

一步合成法就是通過叔胺與酸的中和反應或酯的反應一步反應生成離子液體，操作簡便，沒有副產(chǎn)物，產(chǎn)品易純化。例如，硝基乙胺離子液體就是由乙胺的水溶液與硝酸中和反應制備的。

（二）兩步合成法

兩步法合成離子液體，首先，通過季胺化反應制備出含目標陽離子的鹵鹽;然后用目標陰離子Y-置換出X-離子或加入Lewis酸來得到目標離子液體。在第二步反應中，使用金屬鹽MY（常用的是AgY或NH4Y）時，產(chǎn)生AgX沉淀或NH2、HX氣體而容易除去;加入強質(zhì)子酸HY，反應要求在低溫攪拌條件下進行，然后多次水洗至中性，用有機溶劑提取離子液體，最后真空除去有機溶劑得到純掙的離子液體。另外，直接將Lewis酸（MXy）與鹵鹽結合，可制備[陽離子]MnXny+1]型離子液體，如氯鋁酸鹽離子液體的制備就是利用這個方法。

（三）加熱回流法

加熱回流法制備離子液體是傳統(tǒng)的制備方法，一般需要有機溶劑且歷時較長。它也可分一步合成法與兩步合成法。一步法主要是銀鹽法，相對比較簡單。兩步法通常的合成過程如下：首先，通過季銨化反應制備出含目標陽離子的鹵鹽（陽離子]X型離子液體），然后用目標陰離子Y-置換出X-離子或加入Lewis酸MXy，得到目標離子液體。加入強質(zhì)子酸HY，反應要求在低溫攪拌條件下進行，然后多次水洗至中性，用有機溶劑提取離子液體，最后真空除去有機溶劑得到純凈的離子液體。另外，直接將Lewis酸與鹵鹽結合，可制備[陽離子]MnXn+1]型離子液體。利用加熱回流法制備離子液體，也可通過酸堿中和反應或季銨化反應一步合成離子液體，該法操作經(jīng)濟簡便，沒有副產(chǎn)物，產(chǎn)品易純化。

（四）微波輔助合成法

一般離子液體均在有機溶劑中加熱回流制備，反應時間數(shù)小時至數(shù)十小時不等。而在微波作用下無需有機溶劑，且反應速度快、產(chǎn)率高，產(chǎn)品純度好。

微波是一種強電磁波，在微波照射下能產(chǎn)生熱力學方法得不到的高能態(tài)原子、分子和離子，可以迅速增加反應體系中自由基或碳陽離子的濃度，從能量角度分析，只要能瞬間提高反應物分子的能量，使體系中活化分子增加，就有可能增加反應速率，縮短反應時間。

2離子液體的應用展望

離子液體合成方面的工作仍在進行，它在一定程度上的可設計性，理論上可以形成無數(shù)種離子液體。應用也越來越廣泛，目前離子液體的應用領域主要在：化學反應、催化反應、分離技術、電化學等。作為綠色替代溶劑，離子液體正受到化學界各個方面的關注。它在烷基化、氫化、酯化、聚合等反應中的應用和在化學反應及分離技術中所展現(xiàn)的清潔、友好的獨特魅力，使離子液體這一新的綠色溶劑替代技術成為發(fā)展清潔合成的重要途徑。

鄧友全等人還將離子液體應用于清潔汽油的生產(chǎn)。由于電化學反應通常在常溫常壓下進行，毒性和危害性都比傳統(tǒng)有機合成要小，電化學過程也是清潔技術的重要組成部分。因此，在全球環(huán)境問題日益嚴峻的今天，電化學及其技術將顯示其重要作用。

分離提純回收產(chǎn)物一直是合成化學的難題。用水提取分離只適用于親水產(chǎn)物，蒸餾技術也不適宜用于揮發(fā)性差的產(chǎn)物，使用有機溶劑又會引起交叉污染?，F(xiàn)在全世界每年的有機溶劑消耗達50億美元，對環(huán)境及人體健康構成極大威脅。

離子液體在萃取方面應用也彰顯優(yōu)勢，離子液體主要應用在有機物如生物制品、芳烴的分離及油品的脫硫脫氮等過程中，也可用于無機金屬離子的萃取過程中。當然使用離子液體進行萃取研究還處于初級階段。由于離子液體的可設計性，可以使之適應不同的體系，這一點對于分離過程是極其有利的的。同時由于離子液體的低揮發(fā)性、低溶解性，可以實現(xiàn)將經(jīng)濟因素和環(huán)境因素結合于一體而實現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)發(fā)展。

石油基潤滑劑通常難以滿足低傾點、高黏度指數(shù)、高熱氧化穩(wěn)定性、低揮發(fā)性等性能要求，離子液體具有的特點與理想潤滑劑所期望的性能極為吻合，在空間技術、信息技術、精密機械等領域有良好應用前景。

離子液體兼有透光和導電的特性，使其可能成為一類新型的軟光學材料。Seddon等利用過渡金屬電子密集特性，將適當?shù)年栯x子和富電子的SnBr6陰離子結合，構成一類具有高折光率的液體，用于一些特定礦物的組成鑒定。Wilkes等合成了一系列含硫陰離子的離子液體，這些離子液體顯示出很強的三階非線性光學行為，在非線性光學材料及全光器件方面有潛在的用途。

離子液體作為電化學過程中的替代溶劑，在電化學中的應用涉及各個方面，如電池、光電池、電解、電鍍等領域。應用前景廣闊。