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离子液体

1.2.4离子液体的合成
(1)直接合成法
通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。

硝基乙胺离子液体可以由乙胺的水溶液与硝酸中和一步合成。

通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1-丁基-3-甲基咪唑盐[Bmim][CF3SO3],[Bmim]Cl等[11]。

(2)两步合成法
如果直接法难以得到目标离子液体,就必须使用两步合成法。

首先,通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐([阳离子]X型离子液体);然后用目标阴离子Y—置换出X—离子或加入Lewis酸MX y来得到目标离子液体。

应特别注意的是,在用目标阴离子Y—交换X—阴离子的过程中,必须尽可能地使反应进行完全,确保没有X—阴离子留在目标离子液体中,因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。

高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离子交换树脂通过阴离子交换来制备[12]。

另外,直接将Lewis酸MX y与卤盐结合,可制备[阳离子][M n X ny+1]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法[13]。

(3)微波辅助合成法
一般离子液体均在有机溶剂中加热回流制备,反应时间数小时至数十小时不等。

而在微波作用下无需有机溶剂,且反应速度快、产率高,产品纯度好。

微波是一种强电磁波,在微波照射下能产生热力学方法得不到的高能态原子、分子和离子,可以迅速增加反应体系中自由基或碳正离子的浓度,从能量角度分析,只要能瞬间提高反应物分子的能量,使体系中活化分子增加,就有可能增加反应速率,缩短反应时间。

超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸,提高异相反应速率。

但微波功率宜采用中低档功率较合适,若采用微波加水浴的方法效果相对较好些。

(4)超声波辅助合成法
超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸,提高异相反应速率。

Welton等[14]采用超声波作为能量源,在密闭体系非溶剂条件下合成离子液体。

他们发现卤代物
与甲基咪唑的反应活性不同:I—>Br—>C1—。

溴和碘的卤代物在室温下0.5~2h 即可完成反应,收率都高于90%,氯化物反应则需要加热和较长时间的超声波作用。

卢泽湘等[15]在分析咪唑类离子液体的制备反应机理和合成实验基础上,采用微波辐射的方法以N-甲基咪唑为原料,合成了氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体。

随着离子液体研究的不断深入,除了以咪唑功能化阳离子,功能化阳离子的队伍也在不断壮大,出现了一些新型功能化阳离子。

如胍类、吗啉、己内酰胺、嗯唑、吡唑、噻唑以及手性阳离子、氨基酸阳离子等等。

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