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《陰離子型離子液體的合成研究文獻綜述》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、文獻綜述陰離子型離子液體的合成研究一、前言伴隨著經(jīng)濟飛躍發(fā)展,人類所生存的環(huán)境也面臨著嚴(yán)峻的考驗,而大多數(shù)環(huán)境污染是由化工生成所造成的。如何解決生態(tài)環(huán)境問題,減少環(huán)境污染,實現(xiàn)清潔化可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)化工生產(chǎn),使得綠色化學(xué)成為一門尤為重要的化學(xué)分支學(xué)科。作為一種新型的有機溶劑,離子液體因其獨特的化學(xué)特性(不揮發(fā)、無蒸氣壓、易與其它物質(zhì)分離、不可燃等)逐漸成為人們研究的熱點,如今已被成功地用于化學(xué)合成、化學(xué)分離和電化學(xué)方面,并取得了較好的結(jié)果。近年來,將離子液體應(yīng)用于不對稱合成逐漸引起研究者的興趣。離子液體在不對合成中的作用大致有3種:(1)離子液體作為反應(yīng)溶劑,而手
2、性的產(chǎn)生是來自手性底物或手性試劑;(2)離子液體用來回收手催化劑,手性的產(chǎn)生是來自于手催化劑;(3)使用手性離子液體催化不對稱合或拆分對映體。手性離子液體(ChiralIonicLiquids,簡稱CILs)是一類功能化的離子液體[1-2],它綜合了離子液體及手性物質(zhì)兩方面的優(yōu)點及特性,可應(yīng)用于手性識別、不對稱合成、對映體的拆分、立體選擇聚合、氣相色譜、NMR位移試劑和液晶等領(lǐng)域。合成手性離子液體較為困難且費用昂貴限制了它的廣泛應(yīng)用,但是由于在不對稱合成中手性離子液體可作為手性誘導(dǎo)物或手性催化劑的應(yīng)用前景促使研究者不斷地去合成新型手性離子液體。手性離子液體的制備既
3、可以使用手性源(如氨基酸、胺、氨基醇以及生物堿類),也可以利用不對稱合成的手段,其所具有的手性可位于分子的中心、軸或者平面上。二、手性離子液體合成研究進展2.1含手性碳離子液體咪唑類手性離子液體是有機工作者研究最多的一類離子液體。1997年,Howarth等[3]合成并報道了首個具有手性的離子液體溴化N,N-二(S-2’-甲基丁基)咪唑(圖1.1),開啟了手性離子液體研究的熱潮。圖1.1圖1.22004年,Laschat等[4]利用香茅醇與三苯基磷反應(yīng)后得到的溴代物1與一系列烷基咪唑發(fā)生烷基化,陰離子交換合成了一系列具有香茅基的手性離子液體(圖1.2)。同時,Jo
4、nathan等[5]利用易得的乳酸乙酯與N-甲基咪唑為原料合成了一種新型疏水性手性離子液體,且獲得和很好的產(chǎn)率。圖1.32005年,Ko等[6]發(fā)以手性醇與咪唑為原料,利用Mitsunobu反應(yīng)合成離子液體前體(圖1.4),另外他們也合成了兩種具有手性的離子液體。圖1.4Bao等人[7]以天然的(L)-酒石酸二乙酯與(L)-乳酸乙酯為手性源合成兩種新型手性咪唑離子液體(圖1.5)。圖1.52007年,Luo等人[8]以L-吡咯醇為手性源,通過四步反應(yīng)得到了一系列手性離子液體,這些離子液體在室溫條件下為粘稠狀的液體,能夠溶解于中等極性的離子液體而不能夠溶解于弱極性的
5、溶劑。圖1.62008年,Zlotin等人[9]合成了具有兩性的手性咪唑離子液體2,他們以具有手性的化合物1為手性源,經(jīng)過四步反應(yīng)合成了目標(biāo)產(chǎn)物(圖1.7),其中陰離子為BF4-的離子液體熔點最低,為119℃。圖1.72003年,Bao等[10]利用手性胺與乙二醛的成環(huán)反應(yīng),制得含手性烷基的取代咪唑后與氯代烴反應(yīng),再進行陰離子交換得到了熔點為90℃手性離子液體(圖1.8),總產(chǎn)率為30%,這個合成路線巧妙的避開了常用的在咪唑環(huán)上引入手性中心的烷基化反應(yīng)路線,為設(shè)計功能化離子液體結(jié)構(gòu)提供了一個新的思路。圖1.82005年,Genisson等人[11]以具有手性伯胺為
6、起始原料,依次進行烷基化、成環(huán)、氧化和離子交換后得到了手性離子液體3(圖1.9),他們在氧化前也對4,5-二氫咪唑進行烷基化后合成了一類手性離子液體2(圖1.9),這些離子液體在常溫下均為液態(tài)且與水不混溶。圖1.92008年,Headley等[12]為了研究離子液體對BH反應(yīng)的影響合成了具有雙手性咪唑類離子液體。他們以1-甲基-2-咪唑甲醛與(1S,2R)-去甲麻黃堿為起始原料,通過縮合反應(yīng),烷基化,離子交換得到目的產(chǎn)物(圖1.10)。圖1.101999年,Seddon等[13]通過利用具有手性的(S)-2-羥基丙酸鈉與甲基丁基咪唑氯化鹽進行離子交換,合成了第一例
7、具有手性陰離子的離子液體。圖1.11Ohno等[14]第一次合成并報道了以[Emim]+為陽離子,而陰離子則為20種氨基酸的手性離子液體。這些含手性陰離子的離子液體均為透明的液體,且不溶于乙醚,但是能夠溶解于大多數(shù)有機溶劑,如甲醇等。圖1.12與此同時,吡啶類手性離子液體也因其獨特的性質(zhì)進入了科研工作者的研究范圍。2002年,Haramoto等[15]研究了一種含烷基吡啶陽離子的手性離子液晶,這種手性離子液晶以雙環(huán)為核心,含有1,3-二氧雜環(huán),手性中心在吡啶環(huán)的取代烷基上。他們通過4個步驟共合成出四種離子液體,產(chǎn)率為28%~48%,因其液晶轉(zhuǎn)變溫度低于100℃且具
8、有季銨鹽的