室温离子液体在化学中的应用
马新
1.催化和有机合成
作为反应介质，室温离子液体具有蒸汽压低、毒性小、热稳定性好、不燃烧和爆炸、产物易分离等优点。在过
渡金属配合物催化的均相反应体系中，使用合适的配合物可以将催化剂和室温离子液体有效地结合在一起，达到催
化剂的液相固载和回收。室温离子液体还是一种可设计溶剂，在催化反应中可以根据具体的需求，将离子液体设计
为酸性/碱性、亲水/亲油或调整其溶解度、熔点等。因此，对于特定的催化和有机反应，室温离子液体的多样性为
构建最佳的反应体系提供了更大的选择空间，反应过程可能会变得更为绿色化。例如，对于外消旋的1-苯基乙醇用
酯交换反应拆分研究，发现有些在离子液体中酶催化作用下进行的反应比在甲基叔丁基醚 (MTBE)中效果更佳，且离
子液体可以循环使用；六氟磷酸1-甲基-3-己基咪唑 (HMIMPF6) 等非氯铝酸型离子液体溶解Ni正离子配合物为催
化剂，用于乙烯齐聚制线性α-烯烃的活性高，选择性好且分子量分布窄。迄今为止，已有研究人员以离子液体为反
应介质取代了有毒、易挥发的有机溶剂，提高了催化剂的活性，改善了反应的选择性，简化了产物的分离过程，改
善了过渡金属催化剂稳定性。同时，酸功能化室温离子液体因兼有固体酸和液体酸的优点，而且无挥发、低腐蚀，
已经在环境友好型酸催化方面表现出很大的潜力，而固载化离子液体因其高效性、离子液体用量少、易分离等特点
也呈现出良好的发展势头。
研究发现，钯络合物-离子液体催化剂体系用于苯胺类化合物羰基化制备氨基甲酸酯类医药中间体时，其活性比
使用传统的有机溶剂高几十倍。近年来在离子液体介质中还实现了胺类化合物与二氧化碳反应制备二取代脲的反应，
在温室气体二氧化碳的优化利用、取代光气和一氧化碳等方面取得了重大突破。在离子液体中进行的环己酮肟重排
制己内酰胺的催化反应有望克服目前固体酸催化剂易失活、频繁再生的问题，为取代硫酸实现Beckmann重排过程的
绿色化开辟了新的道路。此外，研究者还在离子液体反应介质中成功地实现了酯化、氢酯基化、二氧化碳环加成制
环状碳酸酯、丙炔醇和二氧化碳反应合成不饱和碳酸酯、Biginelli反应、十二烯环化、苯两相选择氧化制苯酚等
一系列反应，取得了较好的研究成果。
2.分离分析
室温离子液体具有选择性的溶解能力和合适的液态范围使其在多种液-液萃取中得到了广泛的应用。如从水中萃
取苯的衍生物、金属离子，核废燃料的萃取，特别是近年来备受关注的机动车燃油中有机硫或氮化物的去除等。
室温离子液体和超临界CO2的结合是近两年来超临界萃取研究的新增长点。清华大学周震寰等最近发现离子液
体-超临界CO2双相体系中极性或非极性有机组分的加入，对离子液体在超临界CO2中的溶解度存在不同程度的影响，
加深了对超临界CO2与离子液体的相互作用的认识。
在仪器分析领域，离子液体被用作气相色谱的固定相、毛细管电泳流动相的添加剂和荧光分析等。河南工业大
学吕芳等将1-烷基-3-甲基咪唑基离子液体用于HPLC中，作为新型流动相添加剂，实现了对碱性化合物——麻黄碱
的分离，在毛细管电泳技术中将离子液体动态涂敷后，电渗流反转，抑制了碱性蛋白的柱壁吸附，改善了碱性蛋白
的分离。中国科学院生态环境研究中心江桂斌等将疏水性强的离子液体[OMIm]PF6(六氟磷酸1-甲基-3-辛基咪唑离
子液体)作为萃取溶剂，采用液相微萃取技术分离稠环芳烃，取得较好的分离效果。南京航空航天大学研发的多孔材
料填充离子液体膜，可分离其他多孔材料填充液体膜很难分离的三乙胺、正己胺和二异丙基胺的混合物，高选择性
地分离二异丙基胺，具有稳定性高、传质速率大和离子液体用量少等特点。
3.电化学
室温离子液体还兼有非挥发、酸碱性可调、无水、弱配位能力等特点，在电镀、电沉积、电化学器件和电化学
合成等方面应用前景较广。
(1)电镀和电沉积 室温离子液体中的金属电镀大多使用氯铝酸室温离子液体，在氯铝酸离子液体中已经进行了
多种碱金属(Li，Na)、碱土金属(Al)和过渡金属(Fe，Ni，Cu，Ag，Zn，W，Sb等)以及多种金属合金(Ni-Al，Co-Al，
Ga-As，Co-Zn等)的电镀和电沉积。较其他熔盐电镀技术相比，室温离子液体中的电镀或电沉积温度可调，室温离
子液体作为电镀的介质往往可以实现一些在水或有机溶剂中难以实现的电化学过程。
(2) 电化学催化、导电材料及电化学器件 利用室温离子液体为介质实现化学品的电化学合成，具有相当的发展
潜力，但是到目前为止成功的例子还比较少。中科院兰州化物所顾彦龙等成功地实现了离子液体与电化学催化技术
的集成，在水和空气稳定的室温离子液体中利用电化学方法活化CO2，得到五元环状碳酸酯。
4.未来发展趋势
(1) 新型、功能特定的(task-pasific)功能化离子液体的合成和性质表征。如酸功能离子液体，手性离子液体(应
用于不对称催化)以及拥有特殊电化学性质和光学性质离子液体的设计与合成。
(2) 离子液体微观静电场和分子环境与宏观特性和功能的关系及调控，离子液体中以及表面界面上各种物质与
因素相互作用的规律，由离子构成的表面界面上和环境中各种物质与因素相互作用的相关理论的建立。
(3) 取代有机溶剂，在绿色化学化工，包括催化反应、有机合成、分离纯化中的应用。
(4) 离子液体与传统技术和过程，如电化学、超临界流体、纳米技术及微电子的交叉与综合，形成集成创新。
(5) 基于离子液体的软功能材料，如储能材料、光学材料、敏感材料、电学材料等。
(6) 低成本、清洁离子液体的合成与规模生产。