Applicazioni dei liquidi ionici. Liquidi ionici e sintesi organica fine

I liquidi ionici appartengono ai cosiddetti “solventi verdi”, che corrispondono ai principi della chimica verde. Alcuni liquidi ionici, come il cloruro di 1-butil-3-metilimidazolio, sono solventi relativamente efficaci per la cellulosa. Nei solventi classici, questo processo avviene solo in condizioni molto difficili.

Storia

La prima pubblicazione fu pubblicata nel 1888. Gabriel ha riferito in esso sul nitrato di etanolammonio, che ha un punto di fusione di 52-55 ° C. Nel 1914 Paul Walden preparò il primo liquido ionico con punto di fusione inferiore alla temperatura ambiente: nitrato di etilammonio + -, che ha un punto di fusione di 12 °C. Successivamente, i liquidi ionici furono dimenticati per un po' e furono considerati solo una curiosità di laboratorio. Nel 1951, Harley preparò liquidi ionici da cloroalluminati, che utilizzò per l'elettrodeposizione dell'alluminio. Nel 1963, Yoke riferì che le miscele di cloruro di rame (I) con cloruri di alchilammonio sono spesso liquide. Nel 1967, Swain utilizzò il benzoato di tetra-n-esilammonio per studiare la cinetica delle reazioni elettrochimiche. Nel periodo dagli anni '70 agli anni '80, i cloroalluminati venivano utilizzati per studi spettrochimici ed elettrochimici di complessi di metalli di transizione. Nel 1981 fu utilizzato per la prima volta come solvente e catalizzatore contemporaneamente per effettuare la reazione di Friedel-Crafts. Nel 1990, il premio Nobel Yves Chauvin utilizzò liquidi ionici per la catalisi a due fasi. Nello stesso anno, Osterjong utilizzò liquidi ionici per polimerizzare l'etilene utilizzando un catalizzatore Ziegler-Natta. Una svolta nella ricerca arrivò nel 1992, quando Wilkes e Zavorotko, lavorando alla ricerca di nuovi elettroliti per batterie, segnalarono la preparazione dei primi liquidi ionici resistenti all'aria e all'umidità - sali di imidazolio con anioni - e MeCO 2 -. Successivamente è iniziato lo studio attivo dei liquidi ionici. Il numero di articoli e libri pubblicati è in costante crescita. Nel 2002 si sono registrate più di 500 pubblicazioni, nel 2006 quasi 2000. Le aziende che vendono reagenti chimici attualmente le offrono; grande scelta liquidi ionici disponibili in commercio. Nel 2009, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha assegnato una sovvenzione di 5,13 milioni di dollari a una start-up dell’Arizona chiamata Fluidic Energy per costruire prototipi di batterie metallo-aria a lunga durata con una capacità specifica di un ordine di grandezza superiore a quella agli ioni di litio. batterie. Il ruolo dell'elettrolita non dovrebbe essere svolto da una soluzione acquosa, ma da un liquido ionico. Rispettivamente, nuovo tipo La batteria si chiama Metal-Air Ionic Liquid Battery.

Proprietà

Proprietà fisiche

I liquidi ionici allo stato solido sono polveri o sostanze cerose di colore bianco o giallastro. Allo stato liquido sono incolori o con tinta giallastra, che è dovuto a una piccola quantità di impurità. Uno di proprietà caratteristiche i liquidi ionici sono caratterizzati dalla loro elevata viscosità, che li rende difficili da lavorare. La caratteristica principale dei liquidi ionici è il loro basso punto di fusione, dovuto all'ingombro sterico della struttura, che complicherà la cristallizzazione. Ad esempio, l'1-etil-3-metilimidazolio dicianammide, fonde a T pl = −21 °C, il cloruro di piridinio, Cl, fonde a T pl = 144,5 °C ma l'1-butil-3,5-dimetilpiridinio bromuro, [ N-butil-3,5-dimetil-Py]Br, vetrificato solo al di sotto della T = −24 °C.

Classificazione

Preparazione e purificazione

La sintesi dei liquidi ionici può essere ridotta a due fasi: formazione di cationi e scambio anionico (quando richiesto). Spesso il catione è disponibile in commercio come sale alogenuro e tutto ciò che resta da fare è sostituire l'anione per ottenere il liquido ionico desiderato.

Reazioni di quaternizzazione

La formazione del catione può essere ottenuta mediante reazione con un acido o mediante quaternizzazione di un'ammina, fosfina o solfuro. Per realizzare quest'ultimo, vengono spesso utilizzati aloalcani o dialchilsolfati. La reazione di quaternizzazione è molto semplice: l'ammina di partenza (o fosfina) viene miscelata con l'agente alchilante desiderato, riscaldata sotto agitazione, nella maggior parte dei casi senza solvente. Il tempo di reazione e la temperatura di riscaldamento dipendono dall'alogenoalcano. La reattività aumenta dal cloro allo iodio. È impossibile ottenere derivati ​​fluorurati in questo modo.

Reazioni di scambio anionico

Possono essere suddivisi in due categorie: reazione diretta dei sali alogenuri con acidi di Lewis e metatesi (scambio) di anioni. La preparazione di liquidi ionici mediante la reazione di un acido di Lewis (molto spesso AlCl 3 ) con un sale alogenuro è stato il metodo dominante nelle prime ricerche.
Ad esempio, la reazione per ottenere un liquido ionico facendo reagire il cloruro di etilmetilimidazolio con cloruro di alluminio (acido di Lewis):
+ Cl − + AlCl 3 → + AlCl 4 −
Lo scopo della reazione di metatesi del sale è quello di formare una nuova coppia di sali che potrebbero essere facilmente separati in base alla loro diversità Proprietà fisiche. Ad esempio, producendo alogenuri d'argento (che precipitano) o acidi, che possono essere facilmente separati lavando il liquido ionico con acqua (solo per liquidi ionici immiscibili con acqua). Ad esempio, la reazione del cloruro di etilmetilimidazolio con acido esafluorofosforico
+ Cl − + HPF 6 → + PF 6 − + HCl
La reazione produce un liquido ionico immiscibile con l'acqua e il sottoprodotto, l'acido cloridrico, rimane disciolto in acqua.

Ricevuta nell'industria

Nonostante la facilità di ottenere liquidi ionici in condizioni di laboratorio, non tutti i metodi sono applicabili su scala industriale a causa del loro costo elevato. I liquidi ionici sono commercializzati come "solventi verdi", ma la loro produzione spesso utilizza grandi quantità di solventi organici, spesso per rimuovere gli alogeni dai liquidi ionici. Tutte queste carenze devono essere eliminate durante la transizione verso sintesi su larga scala. Ad esempio, la società Solvent Innovation ha proposto, brevettato e produce tonnellate di liquido ionico, che ha ricevuto il nome commerciale ECOENG 212. Soddisfa tutti i requisiti della chimica verde: non è tossico, può decomporsi se rilasciato nell'ambiente, non contengono impurità alogenate e non vengono prodotti durante l'utilizzo dei solventi e l'unico sottoprodotto è l'alcol etilico.

Pulizia

Poiché i liquidi ionici non possono essere purificati mediante distillazione (la loro pressione di vapore saturo è quasi nulla), in pratica vengono purificati i composti di partenza da cui si otterrà il liquido ionico. Teoricamente è possibile allontanare eventuali impurità organiche dai liquidi ionici, poiché molti di questi ultimi sono resistenti al riscaldamento fino a temperature molto elevate: non si decompongono fino a 400 °C. È anche possibile purificare liquidi ionici con carbone attivo, seguito da filtrazione attraverso una corta colonna di allumina neutra. L'acqua viene distillata riscaldando per diverse ore a 60 °C sotto pressione ridotta. Nell’industria, la capacità dei liquidi ionici di essere purificati per il riutilizzo gioca un ruolo fondamentale a causa del loro costo elevato. L’efficacia varia da scarsa a molto buona. Vengono proposti vari metodi innovativi. Ad esempio, estrazione di prodotti con CO 2 supercritica o tecniche a membrana. Inoltre, la direzione del noleggio di liquidi ionici alle imprese per un utilizzo una tantum sembra promettente. Pertanto, un'azienda fornirà e purificherà il solvente per un'altra, che risparmierà denaro riutilizzando il solvente.

Guarda anche

Fonti

1. Ricorda Lisa (non definito) . geektimes.ru. Estratto il 15 febbraio 2016.
2. Ignat'ev, Igor; Charlie Van Doorslaer, Pascal G.N. Mertens, Koen Binnemans, Dirk. E. de Vos. Sintesi di esteri del glucosio dalla cellulosa in liquidi ionici (inglese) // Holzforschung: journal. - 2011. -Vol. 66, n. 4 . - P. 417-425. -DOI:10.1515/hf.2011.161.
3. S. Gabriele, J. Weiner. Ueber einige Abkömmlinge des Propylamins (tedesco) // Chemische Berichte (Inglese) russo: rivista. - 1888. - Bd. 21, n. 2. - S.2669-2679. -DOI:10.1002/cber.18880210288.
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PETROCHIMICA, 2007, volume 47, n. 5, pag. 339-348

UDC 541.48-143:542.97

© 2007 F. A. Nasirov, F. M. Novruzova, A. M. Aslanbeyli, A. G. Azizov

Istituto dei processi petrolchimici, Accademia nazionale delle scienze dell'Azerbaigian, Baku [e-mail protetta] Ricevuto dall'editore il 02/06/2007

Vengono riepilogati i dati sui processi di conversione catalitica di olefine e dieni utilizzando liquidi ionici (IL) come solventi. Il ruolo di questi composti nella risoluzione dei problemi ambientali viene discusso dal punto di vista della chimica verde. Vengono presi in considerazione alcuni processi industriali che coinvolgono liquidi ionici.

La definizione generale di chimica verde è la progettazione e lo sviluppo di prodotti e processi chimici che ne riducono o eliminano l'uso e la produzione sostanze pericolose. Qualsiasi sostanza e il metodo di produzione attraverso trasformazioni chimiche possono essere considerati in relazione al loro possibile impatto sull'ambiente. Il compito della “chimica verde” si riduce allo sviluppo di processi chimici che, da un lato, siano economicamente accettabili e, dall’altro, inquinino minimamente l’ambiente. Quando si sviluppano tali processi industriali “puliti”, si dovrebbe essere guidati dai 12 principi della “chimica verde” forniti nei lavori.

Applicazione favorevole per ambiente solventi o l’esecuzione di processi senza solventi rappresenta uno dei settori più importanti della chimica verde. I tipici solventi organici sono spesso composti piuttosto volatili, quindi oltre ad essere pericolosi inquinanti atmosferici, sono generalmente infiammabili, tossici o cancerogeni. L’uso degli IL rappresenta invece un grande valore scientifico e interesse pratico quando si creano nuovi processi di chimica verde.

I progressi nell'uso degli IL nella catalisi sono descritti in dettaglio in numerosi libri e articoli di revisione, compresi i lavori.

Sono stati ottenuti progressi significativi nell'uso degli IL nei processi di conversione catalitica di olefine e dieni, come dimerizzazione, oligomerizzazione, alchilazione e metatesi. Il potenziale degli IL come nuovi mezzi per le suddette reazioni di catalisi omogenea è stato pienamente apprezzato grazie al lavoro pionieristico e alla ricerca approfondita di un intero gruppo di chimici.

INTRODUZIONE AI LIQUIDI IONICI

I liquidi ionici piacciono nuova classe i solventi alternativi hanno attirato molta attenzione grazie alla loro bassa pressione di vapore, alla mancanza di tossicità e alla possibilità di interazione con composti organometallici, che apre ampie prospettive per il loro utilizzo nella catalisi. In linea di principio, si ottiene un'enorme varietà di IL variando la combinazione di catione e anione, che, a loro volta, possono essere selezionati per ciascuna reazione specifica. Allo stesso tempo, per ciascuno di essi è necessario valutare la tossicità e i costi di questa nuova classe di solventi caso speciale.

Gli IL, costituiti da un grande catione organico contenente azoto e da un anione inorganico molto più piccolo, sono composti con Gpl solitamente al di sotto di 100-150°C.

La letteratura ha menzionato una varietà di associazioni catione-anione in grado di formare IL a temperatura ambiente (RTIL). Questa circostanza li distingue dai classici sali fusi (ad esempio NaCl con Gpl = 801°C, Na3AlF3 con Gpl = 1010°C, cloruro di tetrabutilfosfonio con Gpl = 80°C, LiCl: miscela KCl = 6:4 con Gpl = 352° C, ecc.). Izhkt - fluidi cap. arr. con grandi cationi asimmetrici nella molecola, impedendo uno stretto impacchettamento degli anioni. Gli IL contengono cationi di ammonio, solfonio, fosfonio, litio, imidazolio, piridinio, picolinio, pirrolidinio, tiazolio, triazolio, ossazolio e pirazolio con vari sostituenti.

Di particolare interesse sono i sali liquidi a base del catione dialchilimidazolio, da

caratterizzato da un'ampia gamma di proprietà fisico-chimiche, che solitamente sono ottenute mediante scambio anionico da alogenuri di imidazolo.

Gli anioni IL sono divisi in due tipi. Il primo è costituito da anioni polinucleari (es.

A12 C1-, A13 C1 10, Au2C17, Fe2C17 e Sb2B-!), formati dall'interazione del corrispondente acido di Lewis con un anione mononucleare (ad esempio,

A1C1-) e sono particolarmente sensibili all'aria e all'acqua. Il secondo tipo sono gli anioni mononucleari che fanno parte degli IL stechiometrici neutri,

ad es. VB4, RB6, 2pS133, SiS12, 8pS1-,

N№802)-, N(№802)-, S(SBz802)3, SBzС02,

SB3803, CH380-, ecc.

Modificando i gruppi alchilici del composto di partenza (imidazolo, piridinio, fosfonio, ecc.), nonché il tipo di anioni associati, è teoricamente possibile la sintesi di un'enorme varietà di IL con diverse proprietà fisico-chimiche. Gli autori del lavoro suggeriscono l'esistenza fino a un trilione (1018) di possibili combinazioni catione/anione negli IL.

I più comunemente usati sono IL cloroalluminato, tetrafluoroborato o esafluorofosfato a base di N-alchilpiridino o 1,3-di-alchilimidazolio. Gli IL organocloroalluminati ottenuti da cloruri di N-alchilpiridinio o 1,3-dialchilimidazolio e tricloruro di alluminio hanno un ampio limite di fase liquida fino a 88°C.

Fisico e Proprietà chimiche Gli IL (densità, conduttività elettrica, viscosità, acidità di Lewis, idrofobicità, capacità di formare legami idrogeno) possono essere regolati modificando il tipo e il rapporto dei componenti cationici e anionici. In questo caso diventa possibile creare IL con le proprietà desiderate adatte all'uso in catalisi.

Gli IL sono chiamati “solventi verdi”: a causa della loro bassa pressione di vapore, non sono volatili e quindi non si accendono; Inoltre, sono immiscibili con numerosi solventi organici comuni, il che fornisce una vera alternativa per la creazione di sistemi a due fasi. Questa proprietà facilita la separazione dei prodotti dalla miscela di reazione, nonché la rigenerazione del catalizzatore e il suo reinserimento nel sistema insieme all'IL. La catalisi liquido-liquido a due fasi promuove la “eterogeneizzazione” di un catalizzatore omogeneo in una fase (solitamente polare, in questo caso in un IL) e di prodotti organici in un'altra. Il prodotto viene separato dalla soluzione catalitica mediante semplice decantazione e il catalizzatore viene utilizzato ripetutamente senza ridurre l'efficienza

efficienza, selettività e attività del processo. Il catalizzatore di tipo ionico può essere facilmente mantenuto nella fase IL senza la necessità di sintetizzare ligandi speciali. Nel caso in cui il catalizzatore non sia caricato, la transizione (lisciviazione) di un costoso metallo di transizione nella fase organica può essere limitata utilizzando ligandi funzionali appositamente introdotti nella struttura IL. Le caratteristiche termodinamiche e cinetiche delle reazioni chimiche effettuate negli IL differiscono da quelle dei tradizionali solventi organici volatili, il che è anch'esso di grande interesse.

In letteratura sono riportate molte reazioni chimiche in cui gli IL vengono utilizzati come mezzo. Tali reazioni includono cracking, idrogenazione, isomerizzazione, dimerizzazione, oligomerizzazione, ecc. È noto che gli IL utilizzati in numerosi sistemi catalitici mostrano maggiore attività, selettività e stabilità rispetto al caso dei solventi tradizionali. Spesso forniscono rese migliori, una distribuzione altamente selettiva dei prodotti di reazione e in alcuni casi una cinetica di processo più rapida. Le reazioni negli IL avvengono anche a pressioni e temperature inferiori rispetto alle reazioni convenzionali, portando così a una significativa riduzione dei costi energetici e di capitale.

LIQUIDI IONICI NEI PROCESSI CATALITICI PER LA CONVERSIONE DI OLEFINE E DIENI

I processi catalitici di dimerizzazione, oligomerizzazione, alchilazione e metatesi di olefine e dieni negli IL aprono nuove opportunità per la loro conversione in olefine e altri prodotti di maggior valore. Il ruolo del solvente in questi processi catalitici omogenei è quello di dissolvere e stabilizzare le molecole di monomeri, ligandi e catalizzatori senza interagire con essi e senza competere con i monomeri per il centro di coordinazione vacante.

Come solventi, gli IL sono unici nella loro debolezza capacità di coordinazione, che in relazione al complesso catalitico dipende dalla natura dell'anione. Gli IL, caratterizzati da bassa nucleofilicità, non competono con la molecola organica per la coordinazione nel centro elettrofilo del metallo. In alcuni casi, il loro ruolo è semplicemente quello di fornire un ambiente polare e debolmente coordinativo per il catalizzatore complesso organometallico (come solvente “innocuo”) o come cocatalizzatore (ad esempio, nel caso degli IL cloroalluminati o clorostannati), in modo che possano ca.

agire come solvente diretto, cosolvente e catalizzatore.

È noto che la maggior parte degli IL forma miscele bifase con molte olefine e questi sistemi offrono tutti i vantaggi della catalisi sia omogenea che eterogenea (ad esempio, condizioni di processo blande, elevato rapporto efficienza/selettività caratteristico dei catalizzatori omogenei, facile separazione dei prodotti di reazione, consumo ottimale di catalizzatori eterogenei).

Attualmente, la reazione più studiata negli IL è la dimerizzazione delle olefine inferiori catalizzata da composti del nichel utilizzando un solvente di tipo cloroalluminato.

L'Istituto Francese del Petrolio (FIN) ha sviluppato un processo catalitico per la dimerizzazione del propilene in un cloroalluminato IL a base di 1-bu-

cloruro di til-3-metilimidazolio (bmimCl) - il cosiddetto. processo del nichel. Il catalizzatore è costituito da L2NiCl2 (L = Ph3P o piridina) in combinazione con EtAlCl2 (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1,2/0,25) e un catalizzatore attivo

complesso di nichel (II) + AlCl-onico formato in situ durante l'alchilazione di L2NiCl2 con EtAlCl2 in IL alchilcloroalluminati acidi. Poiché questi ultimi promuovono la dissociazione dei complessi metallici ionici, si presume che abbiano un effetto benefico su questa reazione. A 5°C e pressione atmosferica, la produttività del processo arriva fino a ~250 kg di dimero/g Ni, che è molto di più

Per leggere ulteriormente l'articolo è necessario acquistare il testo completo ELISEEV O.L., LAPIDUS A.L. - 2010

ALCUNE REGOLARITA' E MECCANISMI DI REGOLAZIONE DELLA DISTRIBUZIONE DI MASSA MOLECOLARE DEI PRODOTTI DI OLIGOMERIZZAZIONE DELL'ETILENE IN PRESENZA DI SISTEMI COMPLESSI METALLICI CONTENENTI ZR (REVISIONE)

AZIZOV A.G., ALIEVA R.V., VELIEVA F.M., GULIEV B.V., IBRAGIMOVA M.D., KHANMETOV A.A. -2008

A. S. Solodov, M. S. Solodov, S. G. Koshel

Supervisore scientifico - S. G. Koshel, Dottore in Chimica. scienze, professore

Stato di Yaroslavl Università Tecnica

I liquidi ionici appartengono ai cosiddetti “solventi verdi”, che corrispondono ai principi della chimica verde. I liquidi ionici sono sali fusi a bassa temperatura che hanno una serie di proprietà, tra cui: non volatilità, stabilità chimica, Sicurezza ambientale, elevata conducibilità ionica, buona capacità dissolvente, ampiezza della “finestra” elettrochimica.

I liquidi ionici vengono utilizzati come componente di elettroliti per vari nuovi tipi di dispositivi elettrochimici (batterie al litio, condensatori, pannelli solari). È possibile utilizzare liquidi ionici come componenti attivi delle membrane. Le membrane sono i componenti principali delle celle a combustibile che possono funzionare in condizioni difficili.

È stato riscontrato un vantaggio significativo nell'utilizzo di liquidi ionici nei processi elettrochimici rispetto agli elettroliti tradizionali. L'uso di liquidi ionici come soluzioni polimeriche non acquose per reazioni elettrochimiche ed elettrocatalitiche: elettroossidazione, elettroriduzione è promettente. Molti substrati organici sono più solubili nei liquidi ionici che nell'acqua. La precipitazione di un metallo da liquidi ionici contenenti lo stesso metallo come catione avviene abbastanza facilmente.

Il vantaggio principale dell'utilizzo di liquidi ionici: gli elettroliti produzione galvanicaè che non sono soluzioni acquose, cioè non c'è sviluppo di idrogeno durante l'elettrodeposizione dei rivestimenti. In questo modo è essenzialmente possibile ottenere rivestimenti esenti da crepe e più resistenti alla corrosione.

Dal punto di vista della ricerca sono interessanti i liquidi ionici a base di eutettici di cloruro di colina. I liquidi ionici a base di cloruro di colina eutettico possono essere facilmente utilizzati in condizioni ambientali. Abbiamo ottenuto e condotto studi sulle seguenti miscele eutettiche di cloruro di colina con glicole etilenico, con urea, con acido ossalico e con cloruro di cromo. È stata stabilita la dipendenza della conduttività elettrica di questi eutettici dalla temperatura.

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Supervisore scientifico - A. A. Kiselev, Ph.D. ped. Scienze, Professor Yaroslavl State Technical University Development rapporti di mercato richiede l’attuazione di una nuova politica finanziaria, un aumento dell’efficienza produttiva in ogni specifica impresa chimica…

K. E. Razumova Supervisore scientifico - S. N. Bulikov, Dottore in Economia. Scienze, Professore associato Università tecnica statale di Yaroslavl La rilevanza dei cambiamenti e delle innovazioni è dovuta alla necessità di adattare l'organizzazione alle esigenze di esterni e interni ...

D. G. Loginov, V. V. Nikeshin

APPLICAZIONE DEI LIQUIDI IONICI NELL'INDUSTRIA CHIMICA

Parole chiave: liquidi ionici, solvente, catalizzatore.

Vengono considerati i tipi di liquidi ionici, le proprietà di base, i metodi di preparazione e le principali aree di applicazione nelle tecnologie chimiche.

Parole chiave: solvente liquido ionico, catalizzatore.

Le tipologie di liquidi ionici, le principali proprietà, i metodi di preparazione e le principali applicazioni nelle tecnologie chimiche.

Nonostante l’esistenza di un’ampia gamma di catalizzatori noti, la tecnologia chimica e la sintesi organica hanno costantemente bisogno di catalizzatori nuovi, più efficienti e accettabili dal punto di vista ambientale,

mezzi di reazione ah e solventi. A

Lo sviluppo e il miglioramento dei processi industriali per la sintesi organica di base e fine, nonché nel settore petrolchimico, richiedono nuovi approcci per risolvere i problemi economici e ambientali esistenti associati agli elevati costi energetici e all'inquinamento ambientale. Moderno

Un approccio per risolvere il problema della sostituzione dei composti organici volatili utilizzati come solventi nella sintesi organica prevede l'uso di liquidi ionici. L'uso di liquidi ionici come nuovi mezzi di reazione può risolvere il problema delle emissioni

solventi e riutilizzo di catalizzatori costosi.

Il termine "liquidi ionici" significa

sostanze che sono liquide a temperature inferiori a 100°C e sono costituite da cationi organici, ad esempio 1,3-dialchilimidazolio, N-

alchilpiridinio, tetralchil ammonio,

tetraalchilfosfonio, trialchilsolfonio e vari anioni: 01", [BP4]", [PP6]", [$bP6]", CF3SO3", [(CF3SO2)2N]", POBO3", RSO3", AryoO3", CP3CO2", CH3CO2 ", ІОз", [А12С17]".

La natura dell'anione ha una grande influenza sulle proprietà dei liquidi ionici: punto di fusione, stabilità termica ed elettrochimica e viscosità. La polarità, così come l'idrofilicità o l'idrofobicità dei liquidi ionici, possono essere ottimizzate mediante un'appropriata selezione della coppia catione/anione, e ogni nuovo anione e catione fornisce ulteriori opportunità per variare le proprietà dei liquidi ionici.

La maggiore attenzione ai liquidi ionici è dovuta alla presenza delle seguenti proprietà specifiche:

1. Ampio intervallo di temperature allo stato liquido (> 300 °C) e basse temperature di fusione (Tmelt< 100 °С).

2. Alta conduttività elettrica.

3. Buon potere solvente

in relazione a una varietà di sostanze inorganiche, organometalliche e organiche

composti e polimeri di origine naturale e sintetica.

4. Attività catalitica che causa una maggiore selettività reazioni organiche e la resa del prodotto target.

5. Non volatile, riutilizzabile.

6. Non infiammabilità, non esplosività, non tossicità e conseguente assenza di effetti nocivi sull'ambiente.

7. Possibilità illimitate nella sintesi mirata di liquidi ionici con le proprietà desiderate.

Le qualità 3 e 4 rendono i solventi ionici particolarmente attraenti nella sintesi dei polimeri.

I liquidi ionici sono oggetti unici per la ricerca chimica, il loro utilizzo nella catalisi, nella sintesi organica e in altri settori, compresi i processi biochimici. Il numero di liquidi ionici descritti in letteratura è attualmente molto ampio (circa 300). Potenzialmente il numero di liquidi ionici è praticamente illimitato ed è limitato solo dalla disponibilità di opportune molecole organiche (particelle cationiche) e inorganiche, organiche e

anioni complessi metallici. Secondo varie stime, il numero di possibili combinazioni di cationi e anioni in tali liquidi ionici può raggiungere 1018. La Figura 1 mostra alcuni dei liquidi ionici più studiati descritti in letteratura.

I metodi di preparazione sono abbastanza semplici e possono essere facilmente ampliati. I tre principali metodi di sintesi sono più comunemente utilizzati:

Reazione di scambio tra un sale d'argento contenente

l'anione necessario B", e un derivato alogeno con il catione necessario A+: Ad+B" + A+Ha1" ^

A+B" + AdNa1

Reazione di quaternizzazione N

derivato di alogenuro alchilico con alogenuri metallici: =N+ - A1kHa1" + MHa1n ^ N+ - A1kMNa1"n+1

Reazioni di scambio ionico su resine o argille scambiatrici di ioni.

Riso. 1 - Liquidi ionici

^ = H, alchile, arile, etarile, allile, ecc., incluso gruppi funzionali, x = 1-4, m=2, 3. Х- = ^4]", ^6]", ^6]", 2***, [АlkSOз]−, [СУ4]-, [СFзSOз]-, [ CH3COO]-, [CuC12]-, [C^SC-, [CisC14]-, [A1C14]-, [A1BG4]-, [AI4]-, [AGS^]-, [A12C17]-, [A13C1yu]- , (CF3S02)2N-, [B^]-, -, [Me(C0)n]-, ecc.)

Un'altra direzione praticamente importante nella sintesi dei liquidi ionici è la loro preparazione direttamente nel reattore. In questo caso, il corrispondente alogenuro M-alchilico e l'alogenuro metallico vengono miscelati nel reattore e si forma il liquido ionico immediatamente prima dell'avvio processo chimico o reazione catalitica. Molto spesso, i liquidi ionici vengono preparati a base di una miscela di cloruro di alluminio e cloruri organici. Quando due solidi vengono miscelati, si verifica una reazione esotermica.

reazione e si formano miscele eutettiche con punti di fusione fino a -90 °C. Si tratta, di regola, di un liquido trasparente, incolore o giallo-marrone (il colore è dovuto alla presenza di impurità e al surriscaldamento locale della massa di reazione durante la preparazione del liquido ionico).

I liquidi ionici, per la diversità e le peculiarità delle loro proprietà, si sono rivelati molto attraenti per la catalisi e la sintesi organica. Per quanto riguarda la “compatibilità ambientale” dei liquidi ionici, molto dovrà e sarà rivalutato in studi successivi, anche se, in generale, il fatto che siano riciclabili, non infiammabili e abbiano una bassa pressione di vapore saturo li rende partecipanti a pieno titolo “ chimica “verde”, anche senza tenere conto di quei guadagni in produttività e selettività, di cui sono stati forniti esempi nella revisione. Ovviamente, a causa del loro costo elevato, è improbabile che i liquidi ionici trovino un uso diffuso nei processi su larga scala a meno che non si trovino ulteriori vantaggi

sistemi eterogenei. Allo stesso tempo, la chimica su piccola scala, principalmente la catalisi di complessi metallici, può rappresentare un campo fertile per il loro utilizzo, così come l’elettrochimica in generale e l’elettrocatalisi in particolare.

Letteratura

1. AF Yagfarova, A.R. Gabdrakhmanova, L.R. Minibaeva, I.N. Musin, Vestnik Kazan. tecnologia. Univ., 15, 13, 192-196(2012)

2. AR Gabdrakhmanova, A.F. Yagfarova, L.R. Minibaeva,

AV. Klinov, Vestnik Kazan. tecnologia. Univ., 15, 13, 6366 (2012).

© D. G. Loginov - capo del dipartimento. processi e apparati della tecnologia chimica KNRTU, [e-mail protetta];

VV Nikeshin - Ph.D. tecnologia. Scienze, Ved. programma Dipartimento processi e apparati della tecnologia chimica KNRTU, [e-mail protetta].