文档介绍：中国科学 B辑化学 2006, 36 (3): 181~196 181

离子液体的功能化及其应用
李雪辉①赵东滨②③* 费兆福②* 王乐夫①
(①华南理工大学化学工程系广东省绿色化学产品技术重点实验室, 广州 510640; ②Swiss Federal Institute of Technology,
Lausanne, EPFL, CH-1015 Lausanne, Switzerland; ③北京大学化学与分子工程学院, 北京 100871)
摘要综述了近年来功能化离子液体的设计开发以及在多领域内的应用, 其中包括“双功能化
“离子液体的设计和制备. 离子液体——以绿色介质出现的新材料, 其应用研究的潮流和趋势, 随
着功能化研究的发展, 将超越绿色化学的领域, 为其在众多领域的应用开拓出更广阔的前景.
关键词离子液体功能化离子液体双功能化离子液体反应介质不对称合成纳米材料
多孔材料润滑剂烟道气脱硫油品脱硫
体的物理化学性质研究可为这些理论探讨提供基础数
1 引言
据, 目前已经成为离子液体研究领域的另一热点[18].
20 世纪 90 年代后期兴起的绿色化学, 是从源头现今越来越多的离子液体被商业化, 不断有新型离
清除污染的一项措施, 它为人类解决化学工业对环子液体诞生, 并在催化科学、材料科学、分离技术等
境的污染, 实现经济和社会可持续发展提供了有效领域里得到应用[19]. 按统计学推测, 根据阴阳离子的
的手段[1]. 目前在化学工业中大量使用的有毒、易挥不同组合, 离子液体的种类可达到 1018, 而目前有机
发的有机溶剂由始至终都违背着绿色化学的理念. 溶剂却只有 300~400 种, 离子液体家族成员如此庞大
在寻找有机溶剂的替代品时, 人们发现离子液体具的数量, 暗示着其开发应用的广阔前景.
有高热稳定性、可忽略的蒸气压、宽的液态温度区间、以往大部分的离子液体研究集中在以咪唑为阳
可调控的对极性及非极性物质的良好溶解性[2], 它能离子骨架, 带有饱和烷烃的离子液体上. 然而, 由于
够替代传统有机溶剂介质进行化学反应(特别是催化离子液体的诸多性质, 如熔点、黏度、密度以及溶解
反应), 从而实现反应过程的绿色化, 因此离子液体能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整; 因
的研究得到了迅猛的发展[3~14]. 咪唑类离子液体与过此, 理论上我们可以通过这种做法来优化特定的反
渡金属催化剂形成卡宾配合物[15,16], 以及离子液体应. 寇元率先提出将离子液体功能化的思路: 将功能
稳定纳米粒子的实验证据[17], 为解释离子液体体现团引入到离子液体的阳离子或阴离子上, 这些功能
出和传统溶剂不同的特性提供了理论依据. 离子液团赋予了离子液体专一的特性而与溶解于其中的溶

收稿日期: 2005-07-27; 接受日期: 2005-11-27
* 联系人, E-mail: dongbin.******@, zhaofu.******@

SCIENCE IN CHINA Ser. B Chemistry
182 中国科学 B辑化学第 36 卷

质产生相互作用, 最终实现过程的优化[5]. 例如, 传种清洁的绿色介质来替代有机溶剂, 但随着研究的深
统的酸性离子液体都是基于AlCl3 Lewis酸, 尽管有入, 离子液体, 特别是功能化的离子液体, 将逐渐渗
较强的酸性[20], 但存在着不稳定的弊端, 使得回收循入到更广阔的领域, 并有潜力得到大规模的工业应用.
环成为问题[21~23]. 离子液体的酸性也可以通过在阳
2
离子上接上稳定的羧酸或磺酸类质子酸实现, 这种离子液体的功能化
离子液体已经被成功地用做了酯化反应或其他反应制备功能化离子液体最常见的方法是: (ⅰ) 将
中的酸性催化剂和反应介质[24~26]; 同时, 也出现了直 1-烷基咪唑和带有功能团的卤代烷进行季铵化反应
接将HX和 1-甲基咪唑加成为质子化离子液体的报而得到高产率的具有功能化的离子液体卤盐前体;
道[27]. 又如, 由于咪唑类离子液体不适合有活泼金属(ⅱ) 将咪唑先用HNa或者HK去质子化, 再和双倍当
(如钠或钾)或者强碱参与的反应, 有研究者也开发了量的功能团卤代烷反应; 或者 1 mol/L 1-(三甲基硅咪
基于膦阳离子的离子液体而成功地作为Grignard反应唑)和 2 mol/L功能团卤代烷反应, 得到 1, 3-双功能化
的反应介质[28]. 的咪唑卤盐[41,42]. 大多数阳离子功能化都可以通过
目前, 大多数