四级取代的鏻盐称为季鏻盐,其化学式为[R4P]+X-,其中R基可以为烷基,芳香基,杂环基等等,可以是同一基团取代,也可以是不同的基团取代。X则主要是卤素离子,如溴离子或者氯离子。与季铵盐相似,季鏻盐也可用作相催化剂,表面活性剂等,但与季铵盐相比,季鏻盐熔点更低,物理性质和化学性质都更稳定,不易挥发,且还具有催化功能[2]。铵盐的研究比较多,但是对于季鏻盐的研究则相对少些,特别是国内,关于季鏻盐性质的研究正处于起步阶段。现阶段,季鏻盐更多地被应用于相转移催化剂,反应溶剂和杀菌剂等方面。由于季鏻盐本身稳定的性质及其广泛的应用范围,随着对其研究的不断深入,相对于季铵盐,它具有更好的发展前景和巨大的发展潜力。
1.2离子液体
1.2.1 离子液体概念
离子液体,通常是指在室温或接近室温状态下呈现液体状态,由阴离子和阳离子组成的熔点低于100摄氏度的熔融盐[3]。于液相状态下的熔融盐,有多种名称,如室温离子液体,非水离子液体,熔融盐,液体有机盐等,目前还没有统一的名称,但一般称之为离子液体[4]。子化合物中,其熔点和内部阴阳离子的电荷数成正比,和阴阳离子间半径成反比,内部库仑力越大,熔点越高[5]。
1.2.2离子液体性质
一•无色且不溶解于水,不燃,熔点具有不确定性,蒸汽压较低,适合用于真 空操作。
二•对有机化合物具有良好的溶解能力,不易挥发,具有阻燃性,可用作绿色有机溶剂。
三•具有热稳定性和化学稳定性,热解温度一般大于350摄氏度。
四•具有良好的电导率和广泛的电化学窗口,离子液体的电导率一般在电0.1-20mS/cm,化学窗口一般在4.5-5V。
1.2.3离子液体的制备
按反应步骤:
(1)直接合成
合成过程中无需加入任何反应介质,主要是通过酸碱中和反应和季铵化反应。其优点是无污染且无副产物产生。
(2)两步合成法
首先,通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐;然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。第二步加入强质子酸HY,反应要求在低温搅拌条件下进行,然后多次水洗至中性,用有机溶剂提取离子液体,最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。
按操作原理:
(1) 微波合成法
为了解决离子反应体系过热问题,在离子反应过程中采用微波辐射,通过控制温度及辐射时间,快速合成离子液体,反应安全稳定。微波合成优点是极大缩短反应时间,提高了反应产率,缺点是有副产物产生,且无法应用于大规模批量生产[6]。
(2) 加热回流法
比较传统的制备离子液体的方法,主要是通过季铵化反应制备含目标阳离子的卤盐(X型离子液体),然后用目标阴离子Y-置换出X-离子得到所需离子液体,经多次水洗并由有机溶剂提取,得到比较纯净的离子液体。
(3) 超声波法
利用超声波作为能量源,在密闭体系非溶剂条件下合成离子液体。
1.2.4我国对离子液体的研究
我国对离子液体研究起步较晚,但随着近年来研究进展的不断推进,也取得了一些成果。
(1)绿色催化剂及清洁合成
庞小英[7]等以甘油和脂肪酸为原料合成甘油单脂,经检测,EN590欧洲车用柴油标准的要求。
陈梁锋[8]等用沸点较高的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)取代甲苯作为溶剂高效合成了负载型季鏻盐催化剂,并将该催化剂用于环氧乙烷与二氧化碳合成碳酸乙烯酯。
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