新型异核双阳离子型磺酸功能化离子液体的合成及其催化活性

合成了三种基于1-吗啉基-3-咪唑基丙烷异核双阳离子的新型二磺酸功能化BrΦsted酸性离子液体:1-[4-(4-磺酸丁基)吗啉基-3-[3-(4-磺酸丁基)咪唑基]丙烷二(三氟甲烷磺酸)盐{A,[(C4SO3H)m(C4SO3H)i]p(OTf)2}、1-[4-(4-磺酸丁基)吗啉基-3-[3-(4-磺酸丁基)咪唑基]丙烷二硫酸氢盐{B,[(C4SO3H)m(C4SO3H)i]p(HSO4)2}及1-[4-(4-磺酸丁基)吗啉基-3-[3-(4-磺酸丁基)咪唑基]丙烷二磷酸二氢盐{C,[(C4SO3H)m(C4SO3H)i]p(H2PO4)2}.其结构经FT-IR、MS、NMR等确认.选择吗啉、甲基咪唑单磺酸功能化离子液体作为对照组,以苯甲醛与环己酮之间的交叉Aldol缩合反应考察了其催化活性.用Hammett方法测定了其酸性,实验结果表明,所合成的三种双磺酸功能化离子液体的催化能力比单磺酸功能化离子液体的强,其酸性次序与催化活性相一致.其中,阴离子为三氟甲烷磺酸根的离子液体对18种Aldol缩合反应底物有极好的适应性,并且催化活性最强,产率高达90%,在重复使用10次后,仍保持较高的反应活性.关键词二磺酸功能化离子液体;合成;催化活性;Hammett方法;交叉Aldol缩合反应;重复使用     

酸性离子液体的合成和光谱表征

合成了基于N-甲基咪唑、2-吡咯烷酮阳离子的两个Br nsted酸性离子液体系列:[Hmim]HSO4/BF4、[Hnhp]HSO4/BF4以及两种—SO3H功能化酸性离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([C3SO3Hmim]HSO4)、N-(3-磺酸基)丙基吡咯烷酮硫酸氢盐([C4SO4Hnnp]HSO4)。其中,[Hnhp]HSO4/BF4,[C4SO4Hnnp]HSO4是本实验设计合成的新型酸性离子液体,而咪唑类离子液体用于对照。上述6种离子液体均以核磁共振、电喷雾质谱、红外光谱和紫外光谱分析法对结构加以表征并确认;并以它们作为溶剂和催化剂对乙酸、乙醇酯化反应进行初步试验,结果表明所合成的新型酸性离子液体(尤其是引入磺酸基的)是酯化反应较理想的绿色液体酸催化剂。     

咪唑离子液体+1,2-丙二醇/1-丙醇二元体系在多温下的物理化学性质和超额性质

本文测定了温度288.15～333.15 K和常压下溴化1-己基/辛基-3-甲基咪唑离子液体([C_6mim]Br/[C_8mim]Br)+1,2-丙二醇/1-丙醇二元体系的密度(ρ)、折光率(nD)和黏度(η),计算获得了超额摩尔体积(V_m~E)和折光率偏差(Δn_D),并用Redlich-Kister方程对衍生性质数据进行拟合.密度、折光率和黏度值随组成的变化用多项式方程进行了拟合,讨论了醇、离子液体以及温度对二元体系物化性质的影响.     

吡咯烷酮酸性离子液体的合成及其对酯化反应的催化活性

合成并表征了 2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnhp]HSO4)、 1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、 1-甲基咪唑硫酸氢盐([Hmim]HSO4)、 1-(3-磺酸基)-丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([C3SO3Hmim]HSO4)和1-(3-磺酸基)-丙基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([C3SO3Hnhp]HSO4)等以HSO-4为阴离子的质子酸离子液体,并以乙酸和正丁醇的酯化反应考察了这些离子液体的催化活性.结果表明,当n(n-BuOH):n(MeCO2H):n([C3SO3Hnhp]HSO4)=1.2:1:0.005,反应温度为120 ℃和反应时间为 1 h 时,酯收率可达99%以上;反应结束后离子液体与酯产物可分成两相,而且该离子液体重复使用8次,催化活性没有明显下降.探讨了阳离子结构及Brnsted酸性对催化活性的影响,考察了离子液体与酯化反应相关组分的互溶性.结果表明,离子液体的分相性能对催化效果有较大的影响,离子液体的催化活性与其酸性、溶解性密切相关.     

硅烷基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体气相色谱固定相的性能评价

以双三氟甲烷磺酰亚胺离子([NTf₂]^-)为阴离子,合成阳离子烷基取代不同(C1、C2和C4)的硅烷基咪唑离子液体,以其为固定相制备气相色谱填充柱。 硅烷基咪唑离子液体为强极性固定相;阳离子结构影响固定相的热稳定性、极性和分离性能。 在这些离子液体固定相中,1-丁基-3-[(3-三甲氧基硅基)-丙基]咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺([PBIM]NTf₂)对Grob试剂分离性能较好。 利用溶剂化作用参数模型,评价[PBIM]NTf₂固定相特性,研究固定相-组分分子之间相互作用机制;同时考察[PBIM]NTf₂色谱柱对不同类型化合物的分离性能。 结果表明,[PBIM]NTf₂固定相主要作用力是氢键碱性和偶极作用,对烷烃、醇、酯和胺等不同类型的样品组分表现出良好的分离能力。     

阳离子取代基对离子液体气相色谱固定相保留性能的影响

以双-三氟甲烷磺酰亚胺离子（［NTf₂］^-）、三氟甲基磺酸根离子（［TFO］^-）和六氟磷酸根离子（［PF₆］^-）为阴离子,合成了含有丙基、丁基、壬基、乙苯基或氰甲基等阳离子取代基的聚合乙烯基咪唑基离子液体固定相,制备了13种离子液体石英毛细管色谱柱。考察了离子液体固定相结构与色谱柱McReynolds常数、热稳定性和测试化合物保留行为之间的构效关系,研究了阳离子取代基对固定相保留性能的影响规律;同时考察了测试化合物保留指数随温度变化的规律。结果表明,所合成的离子液体固定相具有较强的极性,其保留性能不仅与阳离子取代基的性质密切相关,而且受取代基结构和阴离子影响明显;在考察的温度范围内,测试化合物的保留指数变化规律与传统色谱固定相完全相同。     

呋喃类化合物在离子液体和硅胶负载离子液体中的Diels-Alder反应

以1-丁基-3-甲基咪唑盐作为离子液体阳离子,与3种不同阴离子BF4、PF6、Tf2N组成性质不同的3种离子液体,催化呋喃类和丁炔二羧酸酯之间发生Diels-Alder反应,合成了一系列化合物,研究了离子液体的催化效果.研究结果表明,呋喃类化合物的极性越低, Diels-Alder反应的活性越高.在含硫的呋喃类化合物的反应中,当以[Bmim]PF6作离子液体时,Diels-Alder反应产率可达53%.当[Bmim]PF6离子液体被吸附在硅胶表面上时,Diels-Alder的反应产率有所提高.     

醚基功能化离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl热力学性质

通过核磁共振氢谱,核磁共振碳谱,元素分析和热重分析对醚基功能化的离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl进行了表征。在温度范围T=288.15–328.15 K内,测定了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的密度(ρ)、表面张力(γ)和折光率(nD)。根据这些实验数据,讨论并计算了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的体积性质。计算出离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的摩尔表面吉布斯自由能(gs)、摩尔表面熵(s)、摩尔表面焓(h)、摩尔极化度(Rm)和摩尔极化率(αp),h均近似为一个常数说明这两种离子液体从内部到表面的过程是一个等库仑过程,同时这两种离子液体的Rm和αp均与温度无关。本文还用摩尔表面Gibbs自由能改进Lorentz-Lorenz方程并预测离子液体表面张力,预测值与实验值高度相关。     

硝基甲烷在离子液体BMImBF4中的电还原特性

采用循环伏安等测试方法, 以铂微盘电极为工作电极, 研究了硝基甲烷在离子液体1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMImBF4)中的电化学行为, 并探讨了温度和扫描速率等因素对硝基甲烷电化学特性的影响. 实验结果表明, 硝基甲烷在离子液体BMImBF4中的还原反应是受扩散控制的不可逆过程. 估算了不同温度下硝基甲烷在离子液体BMImBF4中的扩散系数D, 进而求得它的扩散活化能Ea约为39.5 kJ·mol-1.     

两种基于哌嗪阳离子的磺酸功能化离子液体的合成及其结构表征和物理性质测定

以哌嗪、1,4-丁磺酸内酯及硫酸或磷酸为原料,合成了两种基于哌嗪阳离子的磺酸功能化酸性离子液体硫酸氢盐([(HSO3-b)2pi]2+.2[HSO4]-)和1,4-二(4-磺酸基丁基)哌嗪磷酸二氢盐([(HSO3-b)2pi]2+.2[H2PO4]-);利用傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱表征了两种产物的结构,并测定了其熔点、黏度、电导率、热稳定性等物理性质.     

Multiple Ether-Functionalized Phosphonium Ionic Liquids as Highly Fluid Electrolytes

Ionic liquids (ILs) are promising electrolytes, although their often high viscosity remains a serious drawback. The latter can be addressed by the introduction of multiple ether functionalization. Based on the highly atom efficient synthesis of tris(2-ethoxyethyl) phosphine, several new phosphonium ionic liquids were prepared, which allows studying the influence of the ether side chains. Their most important physicochemical properties have been determined and will be interpreted using established approaches like ionicity, hole theory, and the Walden plot. There is striking evidence that the properties of phosphonium ionic liquids with the methanesulfonate anion are dominated by aggregation, whereas the two triple ether functionalized ILs with the highest fluidity show almost ideal behavior with other factors being dominant. It is furthermore found that the deviation from ideality is not significantly changed upon introduction of the ether side chains, although a very beneficial impact on the fluidity of ILs is observed. Multiple ether functionalization therefore proves as a powerful tool to overcome the disadvantages of phosphonium ionic liquids with large cations.     

Imidazolium ionic liquids as bifunctional materials (morphology controller and pre-catalyst) for the preparation of xerogel silica’s

This article describes the preparation of xerogel silica’s by the sol–gel technique in the presence of the ionic liquids (ILs) 1-triethylene glycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate 1 and 1-monoethylene glycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate 2, using tetraethoxysilane as precursor. The addition of water to these ILs resulted in the formation of protonic acid. As a consequence, the ILs functioned as morphology controller and acid pre-catalyst at the same time. Characterization of these materials was performed by photography, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and powder X-ray diffraction. Compact lamellar monoliths with interlamellar distances of approximately 1.5 nm and flat surfaces were obtained with both ILs. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

石英晶体微天平技术研究咪唑类离子液体与气体分子的相互作用

基于石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance, QCM)技术, 建立了一种测定气体在离子液体(ILs)中基本热力学参数的方法. 测定了5种可挥发有机物(VOCs)在6种咪唑类离子液体中的亨利常数, 并对可能的作用机理进行了探讨. 结果表明, QCM技术可以作为研究离子液体溶解性和作用规律的有效方法.     

Novel guanidinium zwitterion and derived ionic liquids: physicochemical properties and DFT theoretical studies

A new zwitterion containing 1,1,3,3-tetramethylguanidine was synthesized using a simple method, and the physicochemical properties as well as the crystal structure of the compound were also studied. Two new acidic ionic liquids (ILs) were synthesized using the zwitterion as the precursor and the physicochemical properties including density, viscosity, thermal property, and acidic scale of the ILs were investigated. A density functional theory investigation of the geometrical structures and electronic properties of the guanidinium triflate ionic liquid was also presented for better understanding the new ILs.     

核磁共振波谱技术在室温离子液体研究中的应用*

室温离子液体作为一种绿色溶剂和功能材料,越来越引起人们的重视,其研究手段也越来越多。本文着重概述了核磁共振方法在测定离子液体的结构、纯度及性质,研究离子液体阴阳离子间的相互作用、离子液体与其他化合物的相互作用、离子液体及其在混合体系中的动力学特征、离子液体在溶液中的聚集行为,以及测定离子液体的热力学参数中的应用。     

[C_4mim][PF_6]和[C_4mim][NTf_2]离子液体辐射诱导的相行为及荧光行为变化

离子液体因其低挥发性,高热稳定性及优良的萃取性能被认为是萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂,而研究离子液体本身的辐射效应是其实际应用的重要前提.本文以~(60)Co为辐射源,系统研究了γ辐照对两种常见的憎水性咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C_4mim][PF_6])和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺酸盐([C_4mim][NTf_2])的相行为及荧光行为的影响.在相行为方面,γ辐照使离子液体的结晶驰豫时间增加,导致其低温结晶延迟.在荧光行为方面,γ辐照后离子液体的荧光光谱保持原有的"红边效应(red edge effect)",但随吸收剂量增加,光谱整体发生红移(最大移动幅度达150 nm).并且这种"红边效应"在辐照后离子液体的乙腈稀释剂中仍然存在,且随稀释倍数增加光谱整体发生蓝移.[C_4mim][PF_6]和[C_4mim][NTf_2]离子液体辐照后的这种相行为及荧光行为的变化可归因于辐照对其阴阳离子空间相关性(缔合行为)的影响.     

[C4mim][PF6]和[C4mim][NTf2]离子液体辐射诱导的相行为及荧光行为变化

离子液体因其低挥发性, 高热稳定性及优良的萃取性能被认为是萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂, 而研究离子液体本身的辐射效应是其实际应用的重要前提. 本文以60Co为辐射源, 系统研究了γ辐照对两种常见的憎水性咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim][PF6])和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺酸盐([C4mim][NTf2])的相行为及荧光行为的影响. 在相行为方面, γ辐照使离子液体的结晶驰豫时间增加, 导致其低温结晶延迟. 在荧光行为方面, γ辐照后离子液体的荧光光谱保持原有的“红边效应(red edge effect)”, 但随吸收剂量增加, 光谱整体发生红移(最大移动幅度达150 nm). 并且这种“红边效应”在辐照后离子液体的乙腈稀释剂中仍然存在, 且随稀释倍数增加光谱整体发生蓝移. [C4mim][PF6]和[C4mim][NTf2]离子液体辐照后的这种相行为及荧光行为的变化可归因于辐照对其阴阳离子空间相关性(缔合行为)的影响.     

含CO2/离子液体系统相行为及其在反应与分离中的应用进展

目前已知的绿色溶剂主要包括超临界流体（Supercritical fluids,SCFs）、离子液体（Ionic liquids,ILs）、二氧化碳膨胀液体（CO₂ expanded liquids, CXLs）、水以及上述溶剂的混合物等。其中,由超临界CO₂（Supercritical CO₂,SCCO₂）与ILs混合而构成的新兴溶剂,因为化学热力学方面的特性,成为近年来研究的热点,未来很有发展前景。本文回顾了目前为止在该领域所开展的工作,总结了影响SCCO₂与IL相行为的主要因素。包括温度、压力、ILs的含水量、ILs的阴离子、ILs的阳离子、ILs的摩尔体积以及助溶剂等。同时分析了ILs/SCCO₂与溶质形成的多元混合物相行为的成因。介绍了ILs/CO₂在萃取、反萃取、膜分离、反胶束、萃取与反应耦合等分离方面的应用。由于传统的单元操作很难满足无污染和对过程集成的要求,因而含有ILs/ SCCO₂的分离反应耦合过程将是未来是实现清洁生产的发展方向。     

Metal Sulfide Nanoparticle Synthesis with Ionic Liquids – State of the Art and Future Perspectives

Metal sulfides are among the most promising materials for a wide variety of technologically relevant applications ranging from energy to environment and beyond. Incidentally, ionic liquids (ILs) have been among the top research subjects for the same applications and also for inorganic materials synthesis. As a result, the exploitation of the peculiar properties of ILs for metal sulfide synthesis could provide attractive new avenues for the generation of new, highly specific metal sulfides for numerous applications. This article therefore describes current developments in metal sulfide nanoparticle synthesis as exemplified by a number of highlight examples. Moreover, the article demonstrates how ILs have been used in metal sulfide synthesis and discusses the benefits of using ILs over more traditional approaches. Finally, the article demonstrates some technological challenges and how ILs could be used to further advance the production and specific property engineering of metal sulfide nanomaterials, again based on a number of selected examples.     

A Series of Carboxylic‐Functionalized Ionic Liquids and their Solubility for Lanthanide Oxides

Herein we report the synthesis of propanoic acid functionalized ionic liquids (ILs) with various lengths of alkyl chain on the imidazole ring. The synthesized propanoic acid functionalized ILs were used to dissolve Eu₂O₃ (or Tb₄O₇) due to the formation of europium(III) (or terbium(III)) carboxylate, aimed to get soft luminescent materials combining the properties of ILs and attractive luminescent properties of lanthanide ions. The luminescent behavior of Eu³⁺ and Tb³⁺ in the ILs were investigated by luminescence spectroscopy. The affect of the alkyl chain on the luminescent behavior (the asymmetry parameter (R), the lifetime of ⁵D₀, and the ⁵D₀ quantum efficiency) of Eu³⁺ has been discussed.