离子液体-性质、制备与应用PDF电子书下载

第一章　离子液体的定义和发展历史 1

1.1 离子液体的定义 1

1.2 离子液体的发展历史 3

参考文献 8

第二章　室温离子液体的分类、制备与纯化 9

2.1　室温离子液体的分类 9

2.2　室温离子液体的制备 11

2.2.1　两步合成二烷基咪唑和烷基吡啶离子液体 11

2.2.2　一步合成二烷基咪唑和烷基吡啶等离子液体 12

2.2.3　有机鏻盐离子液体的合成 13

2.2.4　其他辅助合成手段的应用 14

2.2.4.1　超声波辅助合成 14

2.2.4.2　微波辅助合成 15

2.2.4.3　电化学合成 17

2.2.4.4　液液萃取法 18

2.2.5　离子液体的规模合成 18

2.3　功能化离子液体 19

2.3.1　酸性离子液体 20

2.3.1.1 Brφnsted酸性离子液体 20

2.3.2　碱性离子液体 21

2.3.1.2 Lewis酸性离子液体 21

2.3.3　选择溶解功能化离子液体 22

2.3.4　具有溶解碳水化合物功能的离子液体 23

2.3.5　功能材料离子液体 23

2.3.6　双功能离子液体 23

2.3.7　可作为离子型聚合物单体的离子液体 24

2.3.8　氘代咪唑离子液体 24

2.3.9　全氟烷基咪唑阳离子 25

2.3.10　多卤化咪唑阳离子 25

2.3.13　全氟烷基硼酸阴离子 26

2.3.12　金属络合物阴离子 26

2.3.11 氟化金属盐阴离子 26

2.3.14　氨基酸阴离子 27

2.3.15　具有生物活性的离子液体 27

2.3.16　手性离子液体 28

2.4　从天然原料合成离子液体及可降解离子液体 31

2.4.1　从可再生资源合成离子液体 31

2.4.2　可降解离子液体 32

2.5.1.2　多核阳离子 33

2.5.1.1　质子化内酰胺阳离子 33

2.5.1　新型阳离子 33

2.5　新型离子液体 33

2.5.1.3　胍阳离子 34

2.5.1.4　基于树枝状大分子的离子液体 35

2.5.2　新型阴离子 36

2.5.2.1　碳硼烷阴离子 36

2.5.2.2　甜味剂型阴离子 36

2.5.2.3　杂多酸阴离子 36

2.6.1 色泽 37

2.6.2　未反应完的原料及其他挥发性有机物杂质的去除 37

2.6　离子液体的纯度及纯化 37

2.6.2.1　未反应完全的甲基咪唑杂质 38

2.6.2.2 卤素阴离子 38

2.6.2.3　阳离子杂质 39

2.6.2.4　水 39

2.7　小结 40

参考文献 41

第三章　离子液体的物理化学和结构性质 48

3.1 离子液体的熔点和热稳定性 48

3.1.1 离子液体的熔点 48

3.1.1.1　咪唑类离子液体的熔点及其影响因素 49

3.1.1.2　四烷基季铵盐类离子液体的熔点及其影响因素 60

3.1.1.3　吡啶类离子液体的熔点及其影响因素 64

3.1.1.4　二元离子液体体系的熔点及其影响因素 64

3.1.1.5　其他特殊离子液体的熔点 65

3.1.2　离子液体的热稳定性 67

参考文献 71

3.2　离子液体的密度和黏度 74

3.2.1 离子液体的密度 74

3.2.1.1　温度对离子液体密度的影响 74

3.2.1.2　化学结构对离子液体的密度影响 76

3.2.1.3　高密度离子液体的合成 79

3.2.2　离子液体的黏度 80

3.2.2.1　化学结构对离子液体黏度的影响 81

3.2.2.2　温度对离子液体黏度的影响 82

参考文献 86

3.3 室温离子液体的极性与表征 89

3.3.1　室温离子液体极性的光谱表征 89

3.3.2　离子液体极性的色谱表征 95

3.3.3 离子液体极性的其他表征技术 97

参考文献 99

3.4　离子液体的溶解性 100

3.4.1　气体在离子液体中的溶解性 101

3.4.1.1　二氧化碳在离子液体中的溶解度 102

3.4.1.2　水蒸气在离子液体中的溶解度 103

3.4.1.3　氢气和一氧化碳在离子液体中的溶解度 104

3.4.2　液体在离子液体中的溶解性 105

3.4.2.1　水、乙醇以及其他有机物在离子液体中的溶解行为 105

3.4.2.2　芳烃类化合物在离子液体中的溶解行为 106

3.4.2.3　超临界二氧化碳和离子液体中的相互溶解行为 107

3.4.3　金属配合物在离子液体的溶解性 110

3.5　室温离子液体的酸碱特性与表征 114

3.5.1 离子液体的Lewis酸性测定 114

3.5.2　离子液体的Brφnsted酸性测定 115

3.5.3 离子液体的Lewis碱性测定 117

参考文献 118

3.6　离子液体的光谱学研究 119

3.6.1 离子液体的红外光谱研究 119

3.6.2 离子液体的拉曼光谱研究 125

3.6.3 离子液体的红外／拉曼光谱比较研究 130

3.6.5 离子液体的紫外可见光谱表征 131

3.6.4　离子液体的原位红外和拉曼（in situ IR and Raman）研究 131

3.6.6　离子液体的荧光光谱研究 133

参考文献 136

3.7 离子液体的表面界面特性 137

3.7.1 离子液体的表面张力 137

3.7.2 离子液体的表面组成 140

3.7.2.1 离子液体表面的离子组成 140

3.7.2.2　水对离子液体表面性质的影响 142

参考文献 143

3.8.1 离子液体结构的仪器表征 144

3.8　离子液体的结构 144

3.8.2 离子液体结构的计算机模拟 154

3.8.3 离子液体的液晶性质 157

参考文献 162

3.9　离子液体的热性质 163

3.9.1 离子液体的比热容 164

3.9.1.1 离子液体的结构对比热容的影响 164

3.9.1.2　温度对比热容用的影响 165

3.9.1.3　压力对比热容的影响 168

3.9.1.4　硅胶包载的离子液体的比热容 169

3.9.1.5　用计算化学的方法研究离子液体的比热容 170

3.9.2 离子液体的热传导性 171

3.9.2.1　温度对热传导的影响 171

3.9.2.2　水分含量对热传导的影响 172

3.9.2.3　离子液体作为热储存介质和热转移流体 172

3.9.2.4 离子液体的相变热 173

参考文献 174

3.10　离子液体的潜在毒性和生态环境相容性 176

参考文献 180

4.1.1　Friedel-Crafts烷基化和酰化反应 182

4.1　亲电取代反应 182

第四章　离子液体在有机合成中的应用 182

4.1.2　亲电硝化和氟化 187

4.1.3　重氮化合物的亲电取代反应 190

4.1.4 Blanc氯甲基化反应 190

4.2 金属催化的碳-碳偶联反应 191

4.2.1 Heck反应 191

4.2.2 Suzuki反应 195

4.2.3 Stille反应 196

4.2.4 Michael反应 196

4.2.5　Aldol反应 198

4.2.6　烯烃的关环歧化 199

4.2.7　芳烃的氧化偶联 200

4.2.8　亲核烯丙基烷基化 201

4.2.9　炔烃的氢芳基化 202

4.2.10　醛的氰硅化反应 203

4.2.11　α-磷酸酯内酰胺的合成 204

4.3　亲核取代和亲核加成反应 204

4.3.1　腈化反应 204

4.3.2　卤代烃的酯化 205

4.3.3　卤代反应 206

4.3.4　环氧化合物的硫代反应和烯烃的亲核环氧化 208

4.3.5　亲核加成 210

4.3.6　亲核烷基化 210

4.4　重排反应 212

4.4.1　Beckmann重排 212

4.4.2　Fries重排 212

4.4.3　Claisen重排 213

4.5　有机官能团的保护和脱保护 213

4.5.1　醇的四氢吡喃化 213

4.5.2　缩醛和缩酮反应 213

4.5.3　醚键的断裂 214

4.5.4　羰基肟化和脱肟反应 215

4.5.5　硅烷基醚的合成 216

4.5.6　糖、醇的酰化和苷化 216

4.6　多组分缩合 217

4.6.1 Biginelli缩合 217

4.6.2 Knoevenagel缩合 218

4.6.3　Kabachnik-Fields反应 219

4.6.4　异喹啉酸衍生物的合成 219

4.6.5　烯丙基胺的合成 219

4.6.6　Mannich反应 220

4.6.8　4-噻唑啉酮的合成 221

4.6.7　二吲哚基甲烷的合成 221

4.6.9　喹啉和吡咯的合成 222

4.6.10　1,4-二氢吡啶的合成 223

4.6.11　环状环三藜芦烯的合成 224

4.6.12 Pechmann缩合 225

4.6.13 Tschotschibabin反应 225

4.6.14 醛、胺和炔烃的偶联反应 225

4.6.15 Henry（硝醇）反应 226

4.6.16 Fischer吲哚合成反应 226

4.7.1 Diels-Alder反应 227

4.7 环化反应 227

4.7.3 环丙烷化和氮丙啶化 232

4.7.2 Prins反应 232

4.7.4 1,3-环加成 234

4.7.5　分子内环化反应 235

4.7.6　环状碳酸酯的合成 236

4.7.7　其他杂环化合物的合成 237

4.8　氧化还原反应 239

4.8.1　氧化反应 239

4.8.2　还原反应 244

4.9.2　硅甲酰化反应 245

4.9　离子液体中的有机硅化学 245

4.9.1　氢硅烷化反应 245

4.10　其他有机反应 246

4.10.1　有机硼酸和烯丙基醇的键合 246

4.10.2 Baylis-Hillman反应 246

4.10.3 Reformatsky反应 248

4.10.4 Bischler-Napieralski环化反应 248

4.10.5 环氧化合物开环 248

4.11.1 离子液体在多步平行合成技术中的应用 250

4.11 离子液体对有机合成方法的改进 250

4.10.6 Horner-Wadsworth-Emmons反应 250

4.10.7 1-氯-2,2,2-三氟乙烷的水解 250

4.11.2 离子液体中进行的类固相有机合成 251

4.12　国内外最新研究进展 253

4.12.1　国外最新研究进展 253

4.12.1.1　C—C键合反应 253

4.12.1.2　氧化反应 257

4.12.1.3　其他合成反应 258

4.12.2　国内最新研究进展 261

参考文献 264

4.13　小结 264

第五章　离子液体在催化中的应用 285

5.1 离子液体中的酸、碱催化反应 285

5.2　离子液体催化羰化反应 286

5.2.1　氢酯基化反应 286

5.2.2　氢甲酰化反应 287

5.2.3　含氮化合物羰化反应 289

5.3　催化加氢反应 291

5.3.1　芳烃的催化选择加氢 292

5.3.2　聚合物的催化选择加氢 293

5.4.1　烯烃齐聚反应 294

5.4　离子液体中聚合反应 294

5.4.2　加氢二聚 296

5.4.3 丙烯酸酯的原子转移自由基聚合 297

5.4.4　丙烯酸酯的反相原子转移自由基聚合 298

5.4.5　铑催化苯乙炔聚合 299

5.4.6　开环聚合反应 299

5.4.6.1　环状碳酸酯的开环聚合反应 299

5.4.6.2　降冰片烯的开环聚合反应 300

5.4.8 离子液体体系中的可逆加成-断裂链转移自由基聚合 301

5.4.7　苯乙烯的共聚合反应 301

5.4.9 离子液体体系中脉冲激光法测定自由基聚合反应的链增长和链终止速率 302

5.4.10　离子液体增塑剂 303

5.5 离子液体中生物催化反应 305

5.5.1　脂肪酶催化反应 305

5.5.2　蛋白酶催化反应研究 308

5.5.3　糖苷酶催化反应研究 308

5.5.4　渗透气化技术在酶催化中的应用 309

5.6.1 不对称加氢 310

5.6　离子液体中不对称催化反应 310

5.6.2　不对称开环反应 311

5.6.3　不对称环丙烷化反应 312

5.7 离子液体两相催化反应 313

5.7.1 离子液体担载纳米金属催化剂催化加氢 313

5.7.2　双相聚合过程研究 314

5.7.2.1 离子液体中丙烯酸甲酯的双相连续流动聚合反应 314

5.7.2.2 离子液体中乙烯的双相齐聚反应 315

5.7.3 离子液体-超临界二氧化碳双相反应体系 316

5.7.3.1 离子液体-超临界二氧化碳体系中的氢甲酰化反应 316

5.7.3.3 离子液体-超临界二氧化碳体系中的酯交换反应 317

5.7.3.2　离子液体-超临界二氧化碳体系中的脂肪酶催化反应 317

5.8　催化功能化离子液体在催化反应中的应用 318

5.9　离子液体固载化催化体系 319

5.9.1　吸附担载离子液体催化剂体系 319

5.9.2　键合担载离子液体催化剂体系 320

5.9.3　纳米化／担载化离子液体催化剂体系 320

5.10　离子液体与电化学催化技术 322

5.11 离子液体中光催化反应 323

5.12.1 离子液体对非极性溶剂微波加热的影响 324

5.12　离子液体中的微波催化反应 324

5.12.2　微波条件下醇的卤化反应 325

5.13　离子液体催化反应工程 326

5.13.1　丁烯二聚催化反应工程 326

5.13.2　烷氧基苯基膦化合物的合成 326

5.13.3　环氧丁烯重排制备2,5-二氢呋喃 327

5.14　小结 327

参考文献 327

6.1.1 离子液体萃取分离有机物 334

6.1 离子液体在萃取分离中的应用 334

第六章　离子液体在分离分析及纯化中的应用 334

6.1.2　用离子液体从水中萃取金属离子 338

6.1.2.1　在离子液体上引入配位原子萃取金属离子 338

6.1.2.2　离子液体中加入萃取剂萃取金属离子 338

6.1.3 离子液体在液相微萃取中的应用 345

6.1.4　清洁燃料—汽油和柴油的萃取脱硫 346

6.1.5　用超临界CO2从离子液体中萃取有机物 354

6.1.6　固-液萃取分离 355

6.1.7　气体的吸收分离 358

6.2.1 离子液体在毛细管电泳中的应用 359

6.2 离子液体在仪器分析领域中的应用 359

6.2.2 离子液体在气相色谱中的应用 363

6.2.3 离子液体在液相色谱中的应用 368

6.3 离子液体在膜分离领域中的应用 371

6.4 小结 372

参考文献 373

第七章　离子液体在电化学中的研究与发展 377

7.1 离子液体的电化学窗口和离子电导率 377

7.1.1 离子液体的电化学窗口 377

7.1.2　离子液体的电导率 381

7.1.3 离子液体溶液以及两相体系的电导率 382

7.2　离子液体中的电化学沉积研究 384

7.2.1　金属在离子液体中的电化学沉积 384

7.2.2　合金的电化学沉积 387

7.2.3　半导体薄膜的电化学合成 388

7.2.4　纳米尺度薄膜的电化学合成 388

7.3　离子液体中的有机电合成 391

7.3.1 室温离子液体中环状碳酸酯的电合成 392

7.3.2 离子液体中的电化学偶联反应 393

7.3.3 离子液体中的电聚合 394

7.3.4.2　氟化脱硫 397

7.3.4 离子液体中的其他有机电合成 397

7.3.4.1　功能化有机硅氧烷的合成 397

7.4 离子液体在能源领域中的应用研究 398

7.4.1 离子液体在TiO2染料敏化太阳能电池中的应用研究 398

7.4.1.1 离子液体作为TiO2染料敏化太阳能电池液态电解质的应用研究 398

7.4.1.2 离子液体作为TiO2染料敏化太阳能电池准固态和固态电解质的应用研究 400

7.4.2 离子液体在燃料电池中的应用研究 402

7.4.3 离子液体在锂离子二次电池中的应用研究 404

7.4.3.1 离子液体作为液态电解质 404

7.4.3.2　锂离子二次电池中的离子液体-聚合物电解质 406

7.4.4 离子液体在电化学电容器中的应用研究 407

7.4.4.1 离子液体作为液态电解质 408

7.4.4.2 离子液体-聚合物固态电解质 409

7.5 离子液体在化学传感器中的应用 411

7.5.1 离子液体气体传感器 411

7.5.2　离子液体湿度传感器 412

7.5.3 离子液体生物传感器 412

7.6 离子液体在其他电化学方面的应用研究 413

参考文献 414

展望 422