离子液体,纳米材料

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1、为了适应公司新战略的发展,保障停车场安保新项目的正常、顺利开展,特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划离子液体,纳米材料第一章文献综述在20世纪初叶,化学工业发展之初1。当遇到需要溶剂时,我们就会用常规的液体溶剂如苯、甲苯、二氯甲烷、乙腈、甲醇、乙醇和水等。尽管这些溶剂的极性及形成氢键的能力各不相同,但有一点是相同的,就是都只有相对狭窄的液态温度范围,范围宽度均在75200之间。因为化工生产中用液体工作比较方便,因而许多化工工艺是在溶剂的液态温度范围狭窄的限制之下展开的。人类在这种限制之下应用化工技术生产了大量的产品,为人类生活的改善起到了无法比拟的作用。不过,好处总是伴随着损失。常

2、规溶剂都有相当大的挥发性,每年向大气中排放的挥发性的有机物估计达到XX万吨之多,这些排放造成的负面影响包括全球气候变化、城市空气质量的变坏、人类的疾病等等。因此化学工作者面临新的限制,既要为社会提供可持续的、高标准生活必需的产品,同时又要大大减少生产、使用、废弃这些产品对环境的影响。要实现如此明显矛盾的目标是新世纪我们面临的重大挑战之一。在过去的十多年已涌现出一类化合物可以成为我们的助手,以解决化工过程既要高效又要环境友好的双重挑战,这些化合物就是室温离子液,也称为有机熔融盐。室温离子液体(roomtemperatureionicliquids:RTILs)一般是由特定的体积相对较大,结构不对

3、称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的,在室温或近于室温下呈液态的物质。离子液体与固态物质相比,它是液态的;与传统的液态物质相比,它是离子型的。因而,离子液体往往展现出独特的物理化学性质及特有的功能,是一类值得研究的新型介质或“软”功能材料(softmaterials)。由于离子液体的可设计性,即通过调整阴、阳离子组合或嫁接适当的官能团,可获得具有特定功能的离子液体,并在分离纯化、核废料的回收、特种光学材料领域显示出良好的应用前景。离子液与现有的超临界流体、电化学、微电子等的结合,使得原有这些技术的发展空间进一步加大且其功能更趋完善。离子液体研究已从发展“清洁”或“绿色”化学化工领域,

4、快速扩展到功能材料,如电光与光电材料、润滑材料;能源,如太阳能储存、太阳能电池关键材料;资源环境,如天然气净化、木质素的降解;生命科学等,体现了多学科交叉与融合在科学技术发展中的作用。离子液的分类最常用的是咪唑盐、吡啶盐、烷基铵盐、烷基磷酸盐等。图是离子液中阳离子的常见结构。图阳离子的结构Structureofcation组成离子液体的阴离子主要有两类:单核阴离子:如A1C14-、BF4-、PF6-、SbF6-、InCl3-、CuCl2-、SnCl3-、N(CF3SO2)2-、N(C2F5SO2)2-、N(FSO2)2-、C(CF3SO2)3-、CF3CO2-、CF3SO3-、CH3SO3-等

5、。多核阴离子:如A12C17-、A13Cl10-、Ga2C17-、Fe2C17-、Sb2F11+等。常用的阴离子主要有AlCl4-、BF4-、PF6-、NO3-、C1O4-、TfO-等等。许多品种对水、对空气是稳定的,因此近几年取得快速发展。其阳离子多为烷基取代的咪唑离子R1R3im+,如bmim+即1-丁基,3-甲基咪唑,阴离子多用BF4-,PF6-,也有CF3SO3-,(CF3SO2)2N-等。室温离子液体区别于常规溶剂的优点2-4:1、蒸汽压小、不易挥发(这是离子液体被认为具有“绿色”性的重要依据)。2、具有很好的热稳定性,如EmimBF4的热稳定性可以达到300,换句话说,即许多离子液

6、体具有大于300的液相范围,而水只有100的范围。3、可以溶解很多有机物和无机物,其混合物易与其他物质分离,可以循环利用。4、可以溶解H2,CO和O2等气体,即可以作为催化加氢、羰化、加氢醛化、氧化等反应的溶剂。5、对有些有机溶剂不互溶,可以提供一个非水、极性可调的两相体系。6、离子液体的极性和憎水/亲水性可以简单的通过调节合适的阴/阳离子的组合而得到。7、许多离子液体含有弱配位阴离子,所以离子液体为潜在的极性非配位溶剂,它们在有阳离子存在下可以很好地提高反应的速度。由于室温离子液体的优异性能,在分离5、催化6-7、电化学8-9以及在传统的条件下进行的烷基化、氢化、酯化、聚合等有机液相反应中有

7、广泛应用。离子液的制备多数离子液体的合成方法用两步法,也有少部分用一步法。两步法第一步先由叔胺类和卤代烃合成季胺的卤化物的盐,第二步再将卤负离子交换为所要的负离子。以下是合成咪唑盐型离子液的反应。图离子液的合成SynthesisofIonicliquids一步法文献10报道用叔胺与酸反应生成离子液体的方法,称为中和法。反应是一步完成的,因为无副反应产物,产物的提纯较为简单。叔胺与酯的反应文献11报道了用叔胺与酯反应生成季胺类离子液体的方法,限负离子为OTf的离子液,如mim+ROTf三氯乙烷等溶剂中进行。文献12报道1罐制备方法,甲醛、甲胺、乙二醛、四氟硼酸、正丁基胺叔胺1罐反应制备得到离子液

8、体混合物,其中bbimBF4占41,bmimBF4占50,mmimBF4占9。RmimOTf在1,1,1-离子液在化学上的应用13室温离子液体在催化和有机合成中的应用在目前的室温离子液体研究中,最多的是取代传统的有机溶剂或无机酸催化剂,是室温离子液体研究的重点。作为反应介质,室温离子液体同其他有机溶剂比较,具有蒸汽压低、毒性小、热稳定性好、不燃烧和爆炸、溶解性能独特、反应产物分离简单等优点。在过渡金属配合物催化的均相反应体系中,使用合适的配合物可以将催化剂和室温离子液体有效地结合在一起,达到催化剂的液相固载和回收。由于室温离子液体的纯离子环境,化学反应过程在其中的机理和途径可能不同于传统的分子

9、溶剂,这为建立新的合成路线和改变产物的选择性提供了可能。室温离子液体还是一种可设计溶剂,在催化反应中可以根据具体的需求将离子液体设计为酸性或碱性、亲水或亲油,或调整其溶解度、熔点等.因此,对于一特定的催化和有机反应,室温离子液体的多样性为构成一最佳的反应体系提供了更大的选择空间,并且,反应过程也可能变得更为绿色化。室温离子液体在分离分析中的应用室温离子液体选择性的溶解能力和合适的液态围使其在多种液-液萃取中得到了广泛的应用.如从水中萃取苯的衍生物、金属离子,核废燃料的萃取,特别是近年来备受关注的机动车燃油中有机硫或氮化物去除等过程。在仪器分析领域,离子液体被用作气相色谱的固定相、毛细管电泳流动

10、相的添加剂和荧光分析等。室温离子液体在电化学中的应用人们很早就注意到室温离子液体的良好导电能力和较宽的电化学窗口,可离子液体应用研究进展何海丽摘要:手性离子液体作为一种新型的功能材料,近年来逐渐成为研究的热点。重点综述了其在加成、反应、羟醛缩合反应、加成等不对称合成反应及光谱识别、色谱分离、材料合成等领域的最新应用发展,并指出了限制手性离子液体应用的主要困难和问题,展望了今后的发展方向。关键词:手性离子液体不对称合成光谱识别色谱分离液晶纳米材料离子液体是由有机阳离子和无机阴离子构成的、在室温呈液体状态的盐类,通常被称为室温离子液体或室温熔融盐。作为一种可设计的物质,离子液体具有传统溶剂所没有的

11、特殊性能,如热稳定性好、溶解能力强、蒸气压几乎为零、黏度适中、电导率高、催化性能强等,已经广泛应用于有机化学、电化学、生物科学、材料科学及医药领域。手性离子液体作为离子液体的一个重要分支,兼具手性材料和离子液体材料的双重功能,近年来引起了科研工作者的广泛关注。各种结构和功能的手性离子液体不断地被合成出来,它们在光谱识别、色谱分离、不对称合成催化及其液晶复合材料等方面具有广泛的应用。迄今为止,国内已有大量关于手性离子液体合成的文献报道,本文首次以手性离子液体的应用为视角,对国内外近年来手性离子液体的应用和发展进行综述。手性离子液体在不对称合成中的应用不对称合成,也称为手性合成、立体选择性合成,是

12、一种研究将反应物引入一个或多个手性单元的化学反应。而一个成功的不对称合成反应要求具有高的对映选择性,手性试剂简单易得,并可以循环使用。手性离子液体兼具手性及良好的溶解性能,能较好地满足以上要求,因此成为催化不对称合成反应中新的热点。手性离子液体在不对称加成反应中的应用不对称加成反应是最早发展的催化的不对称反应之一,最初的例子可追溯到世纪年代。近年来,亲核体对多种不饱和羰基化合物和硝基烯烃的加成,引起了许多从事需要将各种硝基官能团转化的研究者的关注。考虑到合成环境友好型非金属有机催化剂是现在研究的主要趋势,而手性吡咯烷衍生物又是对不对称加成反应最有效的有机催化剂之一,另外由于在含有咪唑基团的离子

13、液体中,上氢原子的活泼引起副产物的生成这一大弊端,年,等设计并合成出了一系列基于吡啶的手性离子液体,并将它们应用于上述环己酮与硝基烯烃的不对称加成反应中,产率可高达近,非对映立体选择性,对映选择性。等合成了具有手性吡咯烷共价连接的咪唑手性离子液体,并将它们用于取代环己酮与硝基烯烃的不对称加成反应中,得到了的产率,和。这是首例将手性离子液体作为催化剂成功用于分子间的不对称加成反应。该小组正在进行有关这些离子液体在其他不对称反应中的研究。氨基丁酸的酯类派生物是治疗神经紊乱的主要药物。目前,制备这类物质的主要方法是基于硝基烷烃与,不饱和醛的不对称加成,但由于其催化剂价格昂贵限制了大规模的生产。等根据

14、以上事实,研究制备出具有甲烷硅基化或脯氨醇咪唑手性离子液体,用于催化上述不对称加成反应,反应产率大于、对映选择性为,并且催化剂可以在不降低产率和值的条件下,循环使用次。等合成了手性铵盐离子液体,并将其用于催化硝基烯烃和醛类的不对称加成反应。在优化实验中,手性铵盐离子液体作为催化剂,其量的增加可以提高反应产率、对映选择性和非对映选择性,获得高达的产率、和。他们以脯氨醇为起始物,通过简单的烷基化反应、阴离子交换反应得到目标离子液体,将其在中催化环己酮与反式硝基苯乙烯反应,获得的反应产率为,非对映选择性为,对映选择性为,并且催化剂可以循环使用次而不明显降低其催化活性和立体选择性。等以甲基麻黄碱为起始物,微波条件下,通过烷基化、阴离子交换反应得到咪唑和吡啶类手性离子液体,反应在较短时间内获得较高产率。随后将手性离子液体作为手性诱导剂,用于催化的乙酰氨

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