离子液体在两相催化的示意图
原料
产物 催化剂+离子液体
两相氢甲酰化反应（羰基化） • 水/有机两相催化反应只能用于C2~C5烯烃，因更高
C烯烃在水中溶解度小而不再适用
戊烯
加氢甲酰化
戊烯
六氟磷酸
早期的研究没有找到一种配体使反应同时具有高活性、高选择性， 且催化剂完全固定在离子液体中损失少。
学术界对配体进行了系统的优化设计。如37号配体，催化 剂没有在有机相检测到，经过7次循环，催化剂活性和选择 不受影响，选择性达65
• 通过对阴、阳离子的合理组合和结构设计，在较大的 范围内调变离子液体的物理化学性质，因此离子液体 被称为“绿色设计者溶剂(Green designer solvent s)”。
1.2离子液体的分类和结构
大体上有机阳离子主要有四类： 咪唑阳离子（运用最广泛）， 吡啶离子； 季胺离子； 季磷离子（熔点较高）。
图1是几种阳离子的结构示意图。
咪唑吡啶季胺 Nhomakorabea季磷
阴离子： 无机阴离子：卤素离子Cl－、Br－、I－；
A1C14－、BF4－、PF6－； 硫酸氢根离子
有机阳离子：乙酸根、CF3COO－(三氟乙酸)、
CH3SO4－、
磺酰亚胺）
(CF3 SO2 ) 2N－（NTF2三氟
1.3离子液体的发展概况
Paul Walden (Latvian: Pauls Va ldens; 1863–1957)
绿色化学的理想：不再适用有毒、有害物质，不再产生废 物，无须处理废物。
离子液体是国际绿色化学化工的前沿和热点。
离子液体为解决开发新型绿色工艺、实现传统重 污染、高能耗工业过程的升级换代，解决全球能 源、资源、环境、材料等重大战略性问题提供了 新机遇。
“室温熔盐、有机熔盐”
1、1离子液体的定义和特点
反应的图示和两相催化合成二聚烯烃工艺流程示意图
辛烯
废 碱
与之前已有的均相催化工艺相对比，在离子液体固载Ni（Ⅱ） 催化条件下，Ni（Ⅱ）和烷基铝的消耗明显大大减低，并提高了 二聚的选择性，产物和离子液体层可以通过简单的倾析而分离， 回收的离子液体催化剂溶液可以重复利用并且催化活性及选择性 没有明显的变化。
二、离子液体在催化反应中的运用
2.1离子液体/有机两相催化反应
均相催化具有反应条件温和、 催化活性高、选择性 好等诸多优点, 然而催化剂难以分离回收等问题制约了 它的工业应用。因此液液两相催化为均相反应催化剂的 回收提供了新思路。
例如：水/有机两相催化丙烯氢甲酰化合成丁醛的成功工
业应用是液液两相催化研究的一个历史性突破。
但是进一步的研究表明,水/有机两相催化受底物水 溶性的限制, 因为水溶性极小的物质会使发生在水相的 反应速率受扩散控制而明显下降。此外,水/有机两相催 化的适用范围还受到催化剂或配体对水的敏感性等因 素的制约, 这激起了人们对非水液/ 液两相体系的兴趣。
离子液体/ 有机两相催化已成为液液两相催化中最引人 注意的研究领域之一。
无机熔盐：金属阳离子和非金属阴离子组成的熔 融体。
能构成熔盐的阳离子80余种 能构成阴离子有30余种 无机熔盐达2400余种
离子液体：从理论上将可达1018种。
离子液体的特点： （1）液态范围宽（~300℃）； （2）阴阳离子间的静电引力所致极低的饱和蒸汽压； （3）对有机物，无机物和聚合物的特殊溶解性； （4）溶解性、熔点、密度、黏度以及酸性等物化性能的 可调变性； （5）较宽的电化学窗口、较大的热容性、良好的导电性、 热稳定性和优良的不可燃性和抗氧化性。
离子液体（Ionic Liquids, ILs）：指由有机阳离子和 无机阴离子或有机阴离子构成的、在室温或室温附近 （一般指低于100℃）呈液体的盐类，也称室温离子液体， 有机离子液体。目前尚无统一的名称，国内外文献大多 简称离子液体。
熔盐：通常指由无机阳离子和无机阴离子组成的熔融体。 最大特点是熔点高于100 ℃。
• 第三代室温离子液体：功能化离子液体 如：酸性和碱性功能化离子液体、手性离子液体
离子液体的应用领域： 1、有机化学反应：烷基化、胺化、酰化、酯化、重排、
聚合、室温和常温下的催化加氢、烯烃的环氧化 2、其他：溶剂萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子
化合物的回收、燃料电池盒太阳能电池、二氧化碳 的清洁高效捕集、核燃料和核废料的分离与处理。
• 1914年，Paul Walden报道了第一个室温离子液体 硝酸乙基胺。容易爆炸。
• 第一代室温离子液体：1948年美国专利公开了用于 电镀领域的乙基吡啶氯铝酸盐离子液体。 缺点：遇水容易分解
• 第二代离子液体：以BF4-、PF6-等离子为阴离子的 离子液体的合成。 美国空军研究院Wilkes等人合成了由二烷基咪唑阳 离子和上述阴离子构成的对水合空气都稳定的室温 离子液体。
两相催化加氢反应
戊烯
戊烷
2-戊烯
TOF【转换频率TOF = 转化的底物的物质的量/ ( 催化剂 物质的量反应时间)】
由上表可知在离子液体[BMIM][SbF6]中1-戊烯加氢 的转换频率是在有机丙酮溶剂中的5倍且选择性好，
产物是副产物的六倍而在丙酮溶剂中只占了0.5倍。在
离子液体中[BMIM][PF6]的转换频率明显要比在[BMIM] [SbF6]的低，而在[BMIM][AlCl4]则更低了，因此选择 合适的阴离子是很重要的，离子液体是可以设计的。
离子液体的研究进展
• 一.离子液体简介 • 二.离子液体在催化反应过程中的运用 • 三.离子液体在分离过程中的应用 • 四.离子液体的工业化应用情况 • 五.离子液体运用过程中遇到的难题 • 六.当前和未来离子液体的研究重点
一、离子液体简介
传统化学工业
绿色化学的核心：利用化学原理从源头减少和消除工业生 产对环境的污染，为人类解决化学工业对环境的污染，实 现经济和社会可持续发展。
在这个反应中金属催化剂只损失了0.02%。
两相二聚反应
在发现氯铝酸盐离子液体能够在液液两相催化低聚反应 前，丙烯和丁烯二聚是使用Ni或Pd单相催化 。因为所有 可以和烯烃建立起液液两相的极性分子溶剂都容易使镍 活性中心失活。 Ni（Ⅱ）催化剂固定在离子液体(微酸性[BMIM]Cl-/AlCl3 -/AlEtCl2（抑制高聚物产生） (Et = ethyl))之中，作 为一种新型的催化相，二聚物在催化相的溶解度很低， 表现出很高的催化活性、选择性，且分离简便。