咪唑类离子液体介质中的有机反应研究
摘要：离子液体作为一种新型催化介质，与传统的有机溶剂相比，具有环保、稳定、温和等优点，在催化反应过程中，离子液体具有可设计性、可调整性及可回收性，且在催化反应中有氢键诱导作用可以提高催化活性，对选择性具有显著影响。因此展现出替代传统催化剂或者有机溶剂的应用潜能。利用离子液体可以修饰的特性，对阴阳离子进行功能化，可以设计出用于特定反应的，目标专一准确的离子液体。
关键词：离子液体 氢键 功能化
一、离子液体概述
1.离子液体是指在低温（lt;100℃）条件下呈液态的由阴阳离子组成的盐。与传统有机溶剂相比，离子液体具有环保、温和、稳定的特殊性质，此外离子液体的可设计性及调变性使得它在催化过程中的应用具有很多优势。目前在许多工业应用领域，已展现了其作为催化助剂或传统有机溶剂的“绿色”替代品的应用潜能。近年来，离子液体作为一种新型催化介质，它的设计、合成和应用已成为研究热点[1]。
2.咪唑类离子液体概述
按构成离子液体的阳离子类型来划分，主要将其分为咪唑类、吡啶类、季铵盐类和季膦盐类四种类型。无机阴离子常为[PF6] - 、[BF4]-、 [Al2Cl7]-、[AlCl4]-、Br-、Cl-、I-等；有机阴离子主要是含氟的阴离子，如[(CF3SO2)2N]-、[CF3SO3]-、[CF3COO]-、[CF3COO]-等。而最常用的离子液体为咪唑类离子液体，这主要归因于其阳离子和阴离子具有的可设计性，可以根据反应和催化过程的需求，通过引入特定功能基团可以赋予离子液体不同特性，以改善反应的收率、选择性和反应速率，最终实现过程的优化。目前，对咪唑离子液体的研究主要立足于在新型离子液体的设计与合成、物化性质的表征以及在催化和电化学等方面的应用。由于离子液体是新型的催化介质，因此存在着基础理论研究不深厚等问题。目前，离子液体阳离子化学结构复杂，合成多是试剂规模，工业制备工艺生产成本居高不下，所得离子液体质量纯度难以控制。此外，由于在分子层面上对其结构与性质之间对应关系的研究并不充分和深入，表征和检测手段的缺乏也阻碍着更近一步的研究。虽然在催化领域咪唑类、吡啶类离子液体有实现工业化的应用，但是对催化体系仍然缺乏全面深入的分析。为此，我们将着力于设计新型性能良好的咪唑类多功能离子液体，通过设计绿色、简便、环保的生产工艺，将离子液体应用于硝基芳香化合物催化还原反应中，以解决反应活性与选择性还原等问题，进而对水—离子液体—金属纳米催化剂体系的反应机制做进一步的深入研究。
二、离子液体在催化过程中的作用
在普遍的催化过程中，离子液体作为一种绿色溶剂，与传统低沸点有机溶剂相比可使产物分离过程更简单，同时避免蒸馏过程中可能出现的共沸混合物的情况。另外，传统溶剂（水或醇）很难完全满足两相催化要求，而离子液体的设计性与可调性，可适于不同催化体系。值得一提的是，过渡金属催化过程中，离子液体还起到稳定金属纳米粒子的作用，这对于保持催化剂的活性、稳定性以及提高反应的选择性是至关重要的。离子液体在过渡金属催化过程中的主要作用包括以下几个方面:
（1）“无害”溶剂
