安全环保型的绿色溶剂——离子液体的应用研究进展

王燕 曹利慧 张彦

（衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000）

应用溶剂在化工行业的许多过程（反应、分离）中发挥着重要的作用。目前，使用量最大、最常见的溶剂主要是挥发性有机溶剂。但是在不久的将来，传统有机溶剂必定会被安全环保的绿色溶剂所代替，绿色化学理念在世界范围内会被更多的人接受。

离子液体通常是指由无机阳离子和有机阴离子组成的，在室温或室温附近呈液态的物质，也叫做室温熔融盐。与传统有机溶剂相比，离子液体具有很多突出的优点，如蒸汽压极小、液程很宽、无可燃性、溶解性好、粘度低、热容大、电导率高、电化学稳定性高、电化学窗口宽等，几乎符合现代化工对绿色溶剂的全部要求，所以在化学领域获得了广泛的应用。

1. 离子液体作为溶剂在有机合成中的应用

1.1 应用在氧化反应中

烯烃合成邻二醇的有效途径是双烃化反应，但在此反应中要使用成本较高的催化剂，并且它具有很强的毒性和挥发性，离子液体[bmim]PF6被催化剂固载后，就可发生烯烃的双烃化反应。

1.2 应用在还原反应中

过渡金属络合物常用作催化氢化学反应的催化剂，部分过渡金属可以溶解于离子液体，所以它可作为反应介质，使产品易于分离，并且大幅提高了反应速率。

1.3 应用在Friedel-Crafts反应中

在有机合成中，F-C反应是对芳环进行衍生化的重要反应。以往的做法中要用大量的路易斯酸或质子酸催化，并使用有毒的有机溶剂。如果在离子液体中进行F-C反应，反应速度提高、产物易于分离、条件温和并且避免了使用有毒的有机溶剂。

1.4 应用在硝化反应中

用硫酸、硝酸混合体系向芳烃上引入硝基就是传统的硝化反应的做法，这样的结果就是腐蚀设备，反应后的大量的废酸和废水，造成环境污染。但是用质量分数为67%的硝酸放在离子液体中对甲苯进行硝化反应，易于提取产物，加入正己烷后用简单倾析法就可与无机相分离。在反应过程中并未使用硫酸和含氯有机溶剂，对环境没有污染。

1.5 在合成金属酞菁中的应用[1]

李吉青等用离子液体bmim[BF4]作为合成铁酞菁和锌酞菁的溶剂，产率较高，而且离子液体可以重复使用，活性不降低。

1.6 在高分子聚合中的应用[2]

离子液体具有优良的可设计性，可使其作为许多聚合反应的介质对聚合反应速率、聚合产物的相对分子质量产生正效应作用，可以解决以往在有机溶剂中进行聚合反应时的有毒和易挥发问题，而且聚合后在离子液体中的聚合物与催化剂的分离也容易进行，作为溶剂的离子液体也可以循环使用，避免了有机溶剂对环境的污染。

2. 离子液体作为催化剂在有机合成中的应用[3]

应用催化剂是实现绿色生产的重要手段，使用离子液体作为催化剂可以起到双重作用，它不仅可作催化剂，因为它的催化活性更高、选择性更强、循环使用次数更多。同时它还可作为介质，提供温和的反应条件，有效的抑制副反应，并缩短了反应时间，这些都是环境友好体系的真正体现。

离子液体作为催化剂的典型反应有Diels-Alder反应、氢化反应、烷基化反应、酯基化反应、C-C和C-O分解反应、C-C或C-杂原子耦合反应等。

3. 离子液体在化工分离中的应用[4]

作为安全环保型的绿色溶剂，离子液体也广泛的应用于化工分离中。比如在分离中，把两种绿色溶剂超临界CO2流体和离子液体结合后，就可以分离多种化合物；把离子液体用于多相微萃取技术，可以实现环境中富集、分离和检测多环芳烃、壬基酚等污染物；离子液体可以用于无机合成及分离纳米离子、脱硫、润滑剂、从微生物发酵液中提取丁醇及有机酸，并且还可以分离金属离子。

4.离子液体在食品工业上的应用[5]

反应条件温和、选择性高、生物催化剂制造成本低等这些优势，使得生物催化剂在研制一些新食品或开发新工艺发面发挥了重要的作用。离子液体不同于水溶液及普通有机溶剂，因其特殊的分子结构，具有强极性、适度的亲水性。研究发现离子液体中不同的阴阳离子组合对酶的选择性有影响，使得结果好于有机介质，稳定性高于有机溶剂。随着利用介质工程调控酶催化方向和选择性的研究深入，酶催化反应越来越多地被应用到改造和综合利用油脂、功能性油脂合成等领域。

5.离子液体在电化学方面的应用 [6]

离子液体在电解、电镀、电池、电沉积、电化学合成、电容器、传感器、毛细管电泳等方面都有应用。离子液体由于具有热稳定性、低蒸气压、不燃性、高离子传导率、宽的电化学稳定电位窗、与聚合物异形成凝胶等性质，使其非常适合做电解液，而且可以用作导电高分子构成的器件中的介质。

由此我们可以看到，离子液体广泛的应用到很多领域。除上述应用外，它还可以用于万能润滑油、增塑剂、作为质谱的基质、色谱的固定相等。离子液体的研究主要有以下几个方向：（1）功能化：将功能团引入离子液体的阳离子或阴离子上，赋予离子液体专一的特性，如手性离子液体；2）胍盐离子液体：以胍为阳离子的离子液体；（3）固载化离子液体；（4）超临界CO2-离子液体体系。由此我们相信离子液体作为一种安全、环保型的绿色溶剂，在快速发展的化学工业绿色化进程中，必定会大放异彩，得到更多更广的应用。

[1]李吉青等. 离子液体bmim[BF4]作溶剂合成金属酞菁[J].济南大学学报，2009，4：159-161

[2]张二琴，崔运启.离子液体及其在高分子合成中的应用[J].开封教育学院学报，2009，12：72-73

[3]徐珍，吕早生.离子液体在有机合成中的应用新进展[J].化学与生物工程，2009，3：11-14

[4]杨阳.离子液体在工业上的应用与前景展望[J].内蒙古石油化工，2009，9：91-93

[5]张平.离子液体在食品研究中的应用[J]，农产品加工学刊，2009，7：33-36

[6]周雅文，邓宇等.离子液体的性质及其应用[J].杭州化工，2009，9，7-10