白亞龍,李恩民，黑延琳,陳龍，陳均尉,章潮軍

（1.浙江醫(yī)藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江紹興312000；2.浙江昌海制藥有限公司，浙江紹興312000）

室溫離子液體是指室溫下呈液態(tài)，由陰陽離子組成的物質(zhì)。它一般含有N、P等有機陽離子以及一些無機陰離子。離子液體的物理化學(xué)性質(zhì)很特別，如不揮發(fā)性、溶解度和導(dǎo)電性比較好等，此外還具有以下優(yōu)點：化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，蒸汽壓可以忽略不計，酸性可調(diào)以及回收循環(huán)使用等，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。功能化的酸性離子液體兼有離子液體和固體酸的優(yōu)點，如不揮發(fā)、酸可調(diào)、流動性好、環(huán)境友好、酸強度分布均勻、易回收等，其有很大的可能性替代工業(yè)酸催化材料，是一種綠色溶劑，也是一種綠色催化劑，且具有強大的應(yīng)用潛力。

本文對離子液體在有機合成中的使用做了歸納總結(jié)，主要包括Friedel-Crafts烷基化和?；⒖s合反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)、醚化反應(yīng)、加成反應(yīng)等。

1 在Friedel-Crafts反應(yīng)中的應(yīng)用

1.1 Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)

Deng等報道了催化劑為烷基咪唑氯鋁酸的離子液體，反應(yīng)物配比為n∶n=14∶1。跟氯化鋁傳統(tǒng)Lewis酸催化工藝相比，離子液體催化劑的活性更高，選擇性更好。Hongyan等研究了催化劑為SOH的功能化離子液體，烷基化反應(yīng)物為苯酚、叔丁醇，其中苯酚的轉(zhuǎn)化率達80.4%，而2，4-二叔丁基苯酚的選擇性可達到60.20 %。

李寧等報道了對[EtNH]Cl-2.0AlCl和[PyH]Cl-2.0AlCl兩種離子液體進行改性，并對其催化甲苯與氯代叔丁烷的烷基化反應(yīng)進行了研究。結(jié)果表明，經(jīng)FeCl、CuCl和CHNO改性的[EtNH]Cl-2.0AlCl對位叔丁基甲苯選擇性顯著提高，而[PyH]Cl-2.0AlCl經(jīng)CuCl改性后則對位選擇性提高到85%以上。

1.2 Friedel-Crafts?；磻?yīng)

芳酮作為藥物、香料及精細化工的中間體，主要是通過芳烴與?；噭┌l(fā)生Friedel—Crafts?；磻?yīng)得到。蔣云霞等報道了在離子液體[bmim]Cl/AlCl中，5-氰基吲哚和4-氯丁酰氯之間的傅克?；磻?yīng)，相比較于傳統(tǒng)有機試劑，產(chǎn)物收率及副產(chǎn)物等方面都有了很大改善。付萬里等報道了四氟硼酸丁基吡啶離子液體中，HPWO催化的萘甲醚的乙?；?，萘甲醚的轉(zhuǎn)化率為57%，1位選擇性高達99%。

陳少奇等報道了吡啶與1，4-丁基磺內(nèi)酯反應(yīng)成鹽，再與對甲苯磺酸反應(yīng)制備得吡啶-磺酸功能化離子液體[PY-BS][TsO]，并作為催化劑促進萘甲醚的乙?；?，通過條件篩選，最后轉(zhuǎn)化率為90.7%，而萘環(huán)上選擇性1號位酰化的選擇性達到99.1%。

2 在醚化反應(yīng)中的應(yīng)用

酸催化反應(yīng)的一種典型代表是醚化反應(yīng)，反應(yīng)的關(guān)鍵在于催化劑的優(yōu)劣，酸催化劑的性能會直接影響醚化反應(yīng)效果。傳統(tǒng)使用的催化劑是硫酸、分子篩、苯磺酸、負載型雜多酸催化劑等，但是它們存在熱穩(wěn)定性差、腐蝕設(shè)備、磺酸組分易流失、污染環(huán)境失活后不易再生以及產(chǎn)品不易分離等缺點。

李佳等制備了一系列負載酸性離子液體，并篩選出具有高活性的離子液體，然后作為催化劑用于異戊烯醚化反應(yīng)。通過實驗室小試，當反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時間為4 h，催化劑（用量為1 mol%）∶反應(yīng)物（甲醇和異戊烯）=1∶1時，異戊烯的轉(zhuǎn)化率能夠達到50%；而當催化劑用量為4 mol%時，催化劑能夠重復(fù)使用10次以上，并且催化活性良好。

3 在縮合反應(yīng)中的應(yīng)用

3.1 Knoevenagel縮合

一般情況下，Knoevenagel縮合反應(yīng)傳統(tǒng)的催化劑一般為有機堿及其鹽，然而這些催化反應(yīng)的缺點也很明顯：反應(yīng)的時間比較長和產(chǎn)率較低?，F(xiàn)今，大量的ILs作為催化劑或助催化劑被應(yīng)用到Knoevenagel縮合反應(yīng)中。鄭紀芳等報道了以1-乙酰氧基-4-甲氧基-9，10-蒽醌和β-酮酸酯（丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯和苯甲酰乙酸乙酯）為主要原料，碳酸鉀為堿，經(jīng)離子液體促進的Knoevenagel縮環(huán)反應(yīng)合成了萘并[1，2，3-de]苯并吡喃-2，7-二酮類化合物。

呂蘭蘭等報道了以離子液體為溶劑，2-（2-苯并咪唑）乙腈與醛為原料，合成（E）-2-（2-苯并咪唑）-3-芳基丙烯腈衍生物，該法具有反應(yīng)條件溫和，收率高等特點。

其他，如Ouyang等，合成的催化劑為四丁基氨基酸鏻鹽[P-4444][AA]，然后在無溶劑條件下，促進活潑的亞甲基化合物和芳香醛的Knoevenagel縮合反應(yīng)，結(jié)果顯示，其收率可以達到85%～93%，且與一般的Knoevenagel縮合反應(yīng)相比，具有不需要溶劑，且時間短、溫度低、催化劑用量少等優(yōu)點，其中離子液體可重復(fù)使用6次以上。Khodaei等在開展Knoevenagel反應(yīng)研究時，使用的催化劑為Br?nsted酸性離子液體（EDAHS），溶劑為SDS的水溶液，芳香醛和丙二腈（或巴比妥酸和1，3-二甲基巴比妥酸）進行反應(yīng)，收率達到80%～96%。泮麗亞等研究合成了一種新型離子液體[TEOA][CFCOO]，其作為催化劑用于Knoevenagel縮合反應(yīng)中，可使反應(yīng)在室溫下進行，反應(yīng)時間縮短，且收率高，產(chǎn)品容易分離，催化劑亦可以重復(fù)多次使用。

3.2 Aldol縮合

不對稱Aldol反應(yīng)是形成碳-碳鍵的重要方法。劉蝶麗等報道了水相中，將L-脯氨酸陰離子負載在基于Merrifield樹脂的季銨根陽離子上，得到了功能性高分子離子液體，并把該催化體系用于醛、酮的不對稱Aldol反應(yīng)。結(jié)果表明，該催化體系在微量水中有很好的催化活性和立體選擇性，相應(yīng)的Aldol反應(yīng)產(chǎn)物獲得了6∶94的dr值以及高達98%的ee值，且該催化體系有較好的重復(fù)使用性能。

Ying等以廉價的2-氨基乙醇作為合成的原材料，合成了一系列酸性離子液體[SFHEA][X]，并用它們作為醛和硝基烷烴的Nitro Aldol縮合反應(yīng)的催化劑。在該離子液體的催化下，可以得到反式產(chǎn)物，催化反應(yīng)不需要溶劑，收率可以達到91%。在反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯萃取，緊接著真空蒸餾，然后對粗產(chǎn)物進行重結(jié)晶，最后可以得到高純度產(chǎn)物。至于萃取后含離子液體的水相，讓其在溫度為60℃的真空下進行蒸餾除水，合成的離子液體至少能夠反復(fù)使用6次，并且能夠讓收率大致相同無變化。

楊秋生等研究合成了一系列咪唑類酸性離子液體，然后用其作為催化劑，用于羥醛縮合的反應(yīng)中。實驗結(jié)果表明：-SOH功能化ILs的酸性強，催化效果好，明顯優(yōu)于羧酸功能化離子液體；酸強度越強，羥醛縮合反應(yīng)中的正戊醛轉(zhuǎn)化率越高；他們合成的系列離子液體中，效果最優(yōu)秀的是[HSO-bmim]p-TSA。當反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時間為6 h，離子液體的質(zhì)量分數(shù)為8%時，正戊醛的自縮合反應(yīng)最好。此時，正戊醛的轉(zhuǎn)化率接近90%，收率達到80.8%，選擇性達到91.2%。催化劑能夠重復(fù)使用6次以上，性能保持良好。

4 在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用

酯化反應(yīng)的應(yīng)用范圍比較廣，而離子液體作為高效催化劑，其在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用也越來越多。Hai-Hong Wu等用[HMIM][BF]酸性離子液體作為催化劑，用于酸和醇的酯化反應(yīng)中，最后得到了較好的轉(zhuǎn)化率和接近100%的選擇性，并且實驗過程中不使用有機溶劑，ILs進行去水之后，可以循環(huán)多次使用。

而Trissa等和JianzhouGui等，用的催化劑為[BMIM]BF，[BMIM]PTSA酸性ILs和SOH酸性ILs，作用于酸和醇的酯化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率和選擇性都比較高。其中效果最好的ILs，甚至可以反復(fù)使用5次，雖然它的轉(zhuǎn)化率略微下降，但選擇性依然保持在100%左右。Gu等的催化劑為SOH功能化ILs，反應(yīng)物為脂肪酸與鏈烯烴，進行酯化反應(yīng)亦得到了較高的轉(zhuǎn)化率和非常好的選擇性，離子液體亦能循環(huán)多次使用，且效果相當。

5 偶聯(lián)反應(yīng)

5.1 Heck反應(yīng)

Heck反應(yīng)是指鹵代烴與活化不飽和烴在鈀催化下的偶聯(lián)反應(yīng)。孫莉等報道制備了六個新型的酰胺基功能化離子液體，2-溴-6-甲氧基萘與烯丙醇經(jīng)Heck反應(yīng)制得了2-取代芳烴烯丙醇化合物，收率85%～89%，立體選擇性均大于99%。

5.2 Suzuki反應(yīng)

李鵬宇報道了4-羥基苯乙酮和1，2-二氯乙烷反應(yīng)得到4-氯乙氧基苯乙酮，再和N-甲基咪唑反應(yīng)得到甲基（乙氧基苯乙酮）咪唑鹽酸鹽，再苯乙酮肟化，經(jīng)氟硼酸根與氯離子交換和鈀絡(luò)合反應(yīng)得到咪唑型離子液體基苯乙酮肟環(huán)鈀催化劑-Pd[2Oxime-mim]BF。該離子液體可促進對溴苯乙酮與苯硼酸Suzuki偶合反應(yīng)，45 min即可達到98.94%的收率，且對反應(yīng)底物的適應(yīng)性較強，含有供電子基團底物的反應(yīng)收率也在92%以上。催化劑重復(fù)使用4次時仍有較高的催化活性。胡童杰課題組以四甲基胍和乙烯基芐氯為原料，設(shè)計制備了多孔性離子液體聚合材料PICP，并將鈀鹽負載在材料上，此種催化劑對于芳基溴化物與苯硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)表現(xiàn)出了較高的反應(yīng)活性和選擇性。

6 加成反應(yīng)

Baylis-Hillman反應(yīng)可以用來形成C-C鍵，是一個經(jīng)典的原子經(jīng)濟反應(yīng)。在傳統(tǒng)的B-H反應(yīng)中，溶劑一般為乙腈，但隨著反應(yīng)進一步深入研究探討，人們發(fā)現(xiàn)將離子液體作為反應(yīng)溶劑，然后用于B-H反應(yīng)中，會加快反應(yīng)速度，并提高反應(yīng)產(chǎn)率。Lenardao等用含硒酸性離子液體作為催化劑，用被[pbeSe]-BF催化的醛和缺電子的烯烴進行反應(yīng)。實驗顯示，用ILs能夠在室溫下有效進行實驗，并且擁有較高的收率，亦能利于減少反應(yīng)所需的時間。

汪晨光等報道了以三乙烯二胺（DANCO）、溴代烷烴、四氟硼酸鈉為原料合成了DABCO類離子液體，并將其用于催化芳香醛和丙烯酸酯類的Baylis-Hillman反應(yīng)，結(jié)果表明，收率良好，且可回收循環(huán)使用。

7 結(jié)束語

離子液體不僅是一種綠色溶劑，也是一種催化劑，制備不同功能化的酸堿離子液體可廣泛應(yīng)用于各類有機反應(yīng)中。除此以外，離子液體在萃取稀土、燃料油中脫硫、木脂素解聚、二氧化碳吸收轉(zhuǎn)化等方面也表現(xiàn)出了獨特的性能。隨著科研工作者們對離子液體的持續(xù)研究，將來離子液體一定會在工業(yè)化應(yīng)用上有較大的突破。