烷基化反应

两可亲核试剂吲哚或2-萘酚的烷基化反应一般是先用碱进行处理,然后与卤代烃反应(见下式).杂原子上的区域选择性烷基化反应即O-烷基化反应与所用的溶剂有关,常规使用偶极非质子溶剂如DMF,DMSO等.尽管这类溶剂能加速碳原子上的亲核取代反应,但它们沸点高,热稳定性差,气味大,而且与水和有机相混溶使产物难以分离.

来自英国的Seddon教授利用离子液体溶剂研究了两可亲核试剂吲哚或2-萘酚的烷基化反应,方法简单,产品易分离,杂原子上的区域选择性烷基化反应产率在90%以上,而且溶剂可回收再利用,显示了离子液体作为烷基化反应溶剂的潜力.。

环加成反应

环加成反应包括Diels-Alder反应,1,3-二偶极环加成反应,CO2同环氧丙烷的环加成,自由基环化加成反应,苯乙烯衍生物同醌类的加成反应等.

在离子液体中进行Diels-Alder反应有显著的益处:体系有足够低的蒸气压,无爆炸性,可再循环,热稳定且易于操作。

离子液体在催化反应中的应用

张博士等讨论了离子液体在燃料油中进行氧化脱硫的应用,他们以离子液体[ emim]BF4和[ bmim]PF6 代替传统溶剂来萃取燃料油中的含硫化合物,同时在离子液体中进行化学氧化以达到脱硫的目的。这种将溶剂萃取和化学氧化两个除硫步骤“一锅法”进行的方法,提高了脱硫效率,还避免了使用有机溶剂所造成的污染及安全问题。
邓友全等人还将离子液体应用于清洁汽油的生产。他们以氯铝酸离子液体为催化剂,在温和的反应条件下,通过催化烷基化和异构化较好地降低汽油中烯烃和苯的含量;利用非酸性的离子液体作催化合成了汽油添加剂甲基叔丁基醚。寇元等人对功能化酸性离子液体进行了研究,用Hammett指示剂测量了AlCl3 类离子液体的酸性。在异丁烷/丁烯烷基化反应中应用酸性离子液体,避免了生产高辛烷值汽油添加剂时存在的废酸排放等问题,这些都为清洁汽油的生产开辟了一条新的途径。

离子液体在聚合反应中的应用

拥有阴离子为AlCl4-, PF6-或BF4-的离子液体与过渡金属具有弱配位作用,这些离子液体作为烯烃低聚的反应介质,克服了过渡金属催化剂在有机溶剂中溶解性差的缺点。Ma等人在离子液体[emim]Cl-AlCl3 中用Cp2TiCl2为催化剂,AlCl3-xRx (R=Me, Et)为助催化剂催化乙烯聚合。Carlin等人在[emim]Cl-AlCl3烷基铝组成的离子液体中,研究了TiCl4催化乙烯聚合,当AlCl3的摩尔分数为0152时, … 阅读全文

离子液体在有机合成中的应用

Abbott等人在环戊二烯与丙烯酸甲酯和甲基酮的Diels2Alder反应加入离子液体[EtNH3] [NO3],结果表明:离子液体的种类和组成对内、外旋产物的比例影响较大,与丙酮等非极性分子溶剂相比,离子液体加快了反应速度,内旋产物的选择性更高,为解决对水敏感的Diels2Alder反应提供了一个良好的溶剂环境。该研究也表明在离子液体进行的Diels2Alder反应有很好的立体选择性。

Howarth用Pd(OAc)2/PPh3为催化剂,分别在传统溶剂DMF和离子液体[bmim]PF6中进行了一系列的卤代苯与甲基丙烯酸酯之间的Heck反应,发现离子液体的使用不仅大大提高了产率,而且有效地防止了催化剂的还原失活,并且溶剂和催化剂可重复使用。Admas在离子液体[ emim]Cl2AlCl3中研究了苯的衍生物如甲苯、氯苯、甲氧基苯等的Friedel2Crafts反应,产率等于用分子溶剂的最好文献值,产物选择性很好。离子液体在其他反应如催化Bigineli反应、羰基化反应、酯化反应、异构化、Knoevenagal和Ronbinson关环反应、氧化还原反应、有机金属反应、烯烃的选择氢化、区域选择烷基化等反应中都得到了广泛的应用。
邓友全等用离子液体负载碱性催化剂催化活化CO2,与胺类化合物反应,制备了二取代脲及异氰酸酯,以无毒的温室气体CO2为羰化剂取代光气和一氧化碳等剧毒羰化剂,使生产过程成为安全的“绿色过程”,并且为CO2的利用提供了新的途径,有利于减少温室效应,保护环境。同时,由于离子液体可以重复使用,将有可能降低异氰酸酯的生产成本。他们在离子液体[BuPy] [PF4]中以五氯化磷为催化剂实现了环己酮肟的Beckmann重排,有很好的转化率和选择性,解决了工业生产已内酰胺使用发烟硫酸造成的设备腐蚀、环境污染等问题。

Diels-Alder反应

在有机化学中Diels-Alder反应是一个重要的反应,人们对该反应不仅要关注其产率和速率,更重要的是其立体选择性。目前已经有大量的将离子液体应用于Diels-Alder反应的研究实验。如Howarth等研究小组报道了在咪唑盐室温离子液体中环戊二烯与烯醛类物质反应进行的情况。实验表明,在离子液体中进行时该反应的立体选择性较好,即得到的内外型产物的比例约在95:5左右。所有研究都证实,在离子液体中进行的该反应不但反应速度快,反应产率高,反应的立体选择性好,而且离子液体可以回收重新使用。这证实了离子液体比普通溶剂更适用于Diels-Alder反应。