Ztuhlá iontová kapalina1)

Iontová kapalina je sůl, ve které jsou ionty špatně koordinované, což způsobuje, že tato rozpouštědla jsou kapalná při teplotě nižší než 100 °C nebo dokonce při pokojové teplotě (iontové kapaliny při pokojové teplotě, RTIL). Alespoň jeden iont má delokalizovaný náboj a jedna složka je organická, což brání vytvoření stabilní krystalové mřížky.

Methylimidazolové a pyridiniové ionty se ukázaly být dobrým výchozím bodem pro vývoj iontových kapalin:

Vlastnosti, jako je teplota tání, viskozita a rozpustnost výchozích materiálů a jiných rozpouštědel, jsou určeny substituenty na organické složce a protiiontem. Mnoho iontových kapalin bylo dokonce vyvinuto pro specifické syntetické problémy. Z tohoto důvodu byly iontové kapaliny označovány jako „designová rozpouštědla“.

Jedním z prvních RTIL byla směs Cl s AlCl3 tvořící řadu rovnováh mezi , , a . Tento RTIL není stabilní ve vodě. Objev ve vodě nerozpustných RTIL, jako je např. umožnil vývoj nových metod zpracování, včetně separace ve vodě rozpustných vedlejších produktů jednoduchou extrakcí. Některé katalyzátory z přechodných kovů, které jsou rozpustné v iontových kapalinách, mohou být recyklovány spolu s iontovou kapalinou po extrakci vodou a nepolárním organickým rozpouštědlem použitým pro separaci produktu. Katalyzátor a iontovou kapalinu lze recyklovat několikrát.

Kromě toho je slibným rozpouštědlem pro zavedení metod plně „zelené chemie“ následující RTIL, odvozený z fruktózy (obnovitelné suroviny):

S. T. Handy, M. Okello, G. Dickenson, Org. Lett., 2003, 5, 2513-2515.

Bylo prokázáno, že tato iontová kapalina je vhodná pro Heckovy reakce:

S. T. Handy, M. Okello, G. Dickenson, Org. Lett., 2003, 5, 2513-2515.

Jednou z nejdůležitějších výhod iontových kapalin je absence těkavosti, která nabízí mnohem nižší toxicitu ve srovnání s rozpouštědly s nízkým bodem varu. Iontové kapaliny mohou také umožnit bezpečnějšímikrovlnné metody syntézy, protože nedochází k náhlým tlakovým rázům. Dipólové vlastnosti iontových kapalin se promítají do rychlé excitace mikrovlnami a následně do rychlejších reakcí.

Reviews on Ionic Liquids

P. Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2000 , 39, 3772. DOI

Knihy o iontových kapalinách

Iontové kapaliny v syntéze
Peter Wasserscheid, Tom Welton
Kniha v pevné vazbě, 364 stran
První vydání, listopad 2002
ISBN: 3-527-30515-7 – Wiley-VCH

Chemistry in Alternative Reaction Media
D. J. Adams, P. J. Dyson, S. J. Taverner
Papírová vazba, 268 stran
První vydání, listopad 2003
ISBN: 0-471-49849-1 – Wiley

Aktuální literatura

Zobrazit všechny abstrakty

Steroselektivní halogenace alkenů a alkynů lze provádět v iontových kapalinách za pokojové teploty, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorofosfátu, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroboranu, 1-butyl-3-methylimidazolium bromidu a 1-butyl-3-methylimidazolium chloridu jako „zelené“ recyklovatelné alternativy chlorovaných rozpouštědel.
C. Chiappe, D. Capraro, V. Conte, D. Pieraccini, Org. Lett., 2001, 3, 1061-1063.

Jednoduchá kondenzace 2-aminothiofenolu a aromatického aldehydu v levné iontové kapalině, 1-pentyl-3-methylimidazolium bromidu (Br), urychlená mikrovlnami, poskytuje 2-arylbenzothiazoly za podmínek bez rozpouštědel a katalyzátorů. Iontovou kapalinu lze recyklovat pro další reakce.
B. C. Ranu, R. Jana, S. S. Dey, Chem. Lett., 2004, 286-287.

Peroxid vodíku jako ekologický oxidant poskytuje hydroxylační produkty arylboronových kyselin účinným způsobem za aerobních podmínek bez kovů a bazí v přítomnosti iontové kapaliny při pokojové teplotě (RTIL).
E.-J. Shin, G.-T. Kown, S.-H. Kim, Synlett, 2019, 30, 1815-1819.

Iontovou kapalinu imidazoliumnitrát kyseliny 1,3-disulfonové {NO3} lze použít jako nitrační činidlo pro ipso-nitraci různých arylboronových kyselin a nitro-Hunsdieckerovu reakci různých α,β-nenasycených kyselin a derivátů kyseliny benzoové za vzniku různých nitroarenů a nitroolefinů bez použití kokatalyzátorů a rozpouštědel za mírných podmínek.
M. Zarei, E. Noroozizadeh, A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, J. Org. Chem. 2018, 83, 3645-3650.

Byla syntetizována a charakterizována ekologicky nezávadná biologicky odbouratelná oxidačně specifická iontová kapalina (TSIL) cholinperoxydisulfát (ChPS) na bázi cholinu a peroxydisulfátu. Toto činidlo umožňuje selektivní oxidaci alkoholů na aldehydy/ketony ve velmi dobrých výtěžcích a krátké reakční době za mírných reakčních podmínek bez rozpouštědel bez přeoxidování na kyselinu.
B. L. Gadilohar, H. S. Kumbhar, G. S. Shankarling, Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 19010-19018.

Choline peroxydisulfate – an oxidizing task-specific ionic liquid – allows the preparation of N,N-disubstituted hydroxylamines from secondary amines. Tato metoda nabízí provozní jednoduchost, vysokou selektivitu a ekologické reakční podmínky.
A. Banan, H. Valizadeh, A. Heydari, A. Moghimi, Synlett, 2017, 28, 2315-2319.

Iontová kapalina na bázi pyrenu substituovaného imidazolem (PIL) slouží jako organický katalyzátor pro SN2 fluorinaci pomocí CsF. V tomto systému PIL významně zvýšil reaktivitu fluoridu kovu díky katalytickému účinku imidazolové části fázového přenosu a také díky interakcím mezi kationtem kovu a π (pyrenem). Kromě toho lze PIL snadno oddělit z reakční směsi pomocí redukovaného oxidu grafenu stohováním π-π.
A. Taher, K. C. Lee, H. J. Han, D. W. Kim, Org. Lett., 2017, 19, 3342-3345.

Brønstedova kyselá iontová kapalina Cl (imidazoliumchlorid kyseliny 1,3-disulfonové) umožňuje sulfonaci aromatických sloučenin za vzniku kyseliny sírové in situ při 50 °C za mírných vodných podmínek.
A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, E. Noroozizadeh, Synlett, 2016, 27, 1682-1684.

Použití silné Lewisovy kyseliny, triflimidu železa(III), generované in situ z chloridu železa(III) a snadno dostupné iontové kapaliny na bázi triflimidu umožnilo aktivaci N-jodosukcinimidu (NIS) a účinnou jodaci širokého spektra arenů za mírných podmínek.
D. T. Racys, C. E. Warrilow, S. L. Pimlott, A. Sutherland, Org. Lett. 2015,17, 4782-4785.

Jonové kapaliny na bázi 1,4-diazobicyklooktanu (DABCO) byly použity jako recyklovatelné katalyzátory pro aza-Michaelovu adici při pokojové teplotě bez použití organického rozpouštědla. Při nízkém zatížení velmi účinně katalyzovaly reakce různých aminů s širokou škálou α,β-nenasycených amidů a poskytovaly produkty ve velmi dobrých výtěžcích během několika hodin. Katalyzátor lze navíc použít až osmkrát.
A. Ying, Z. Li, J. Yang, S. Liu, S. Xu, H. Yan, C. Wu, J. Org. Chem, 2014,79, 6510-6516.

Efektivní cross-couplingová reakce aryl/het-aryl/benzyl halogenidů se stabilními a snadno zpracovatelnými sulfonyl hydrazidy jako thiolovými substituty poskytuje nesymetrické sulfidy v přítomnosti a CuI za mikrovlnného ozařování.
N. Singh, R. Singh, D. S. Raghuvanshi, K. N. Singh, Org. Lett., 2013,15, 5874-5877.

Vhodná a praktická metoda pro jednokotlovou třísložkovou syntézu terminálních vinylfosfonátů z aldehydů, nitrometanu a trialkylfosfitů pomocí tandemové Henry-Michaelovy reakce s následnou nitroeliminaci v přítomnosti 5-hydroxypentylamoniumacetátu (5-HPAA) jako úkolově specifické iontové kapaliny nabízí dobré výtěžky produktů za mírných reakčních podmínek.
S. Sobhani, M. Honarmand, Synlett, 2013, 24, 236-240.

Iontové kapaliny (X = Cl, Br, I, OAc, SCN) jsou vysoce účinná činidla pro nukleofilní substituční reakce sulfonátových esterů odvozených od primárních a sekundárních alkoholů. Nově vyvinutý protokol je velmi ekologicky atraktivní, protože reakce využívají stechiometrická množství iontových kapalin jako jediných činidel bez dalších rozpouštědel a aktivačních činidel. Navíc lze tyto iontové kapaliny snadno recyklovat.
Y. Liu, Y. Xu, S. H. Jung, J. Chae, Synlett, 2012, 23, 2663-2666.

Triflylnitrát (TfONO2) a trifluoroacetylnitrát (CF3CO2NO2), generované metatezí ve snadno dostupné iontové kapalině ethylamoniumnitrátu (EAN) jako rozpouštědle, jsou výkonná elektrofilní nitrační činidla pro širokou škálu aromatických a heteroaromatických sloučenin. Srovnávací nitrační experimenty ukazují, že EAN/Tf2O je lepší než EAN/TFAA pro nitraci silně deaktivovaných systémů.
G. Aridoss, K. K. Laali, J. Org. Chem. 2011,76, 8088-8094.

Přímá a účinná třísložková reakce aldehydů, alkynů a aminů katalyzovaná Yb(OTf)3 za mikrovlnného ozařování v iontové kapalině poskytuje 2,4-disubstituované chinoliny ve vynikajícím výtěžku za mírných reakčních podmínek. Katalyzátor lze recyklovat až čtyřikrát.
A. Kumar, V. K. Rao, Synlett, 2011, 2157-2162.

1-Alkyl-3-methylimidazolové kationty na bázi iontových kapalin účinně katalyzují N-terc-butyloxykarbonylaci aminů s vynikající chemoselektivitou. Katalytická úloha iontové kapaliny se předpokládá jako elektrofilní aktivace di-terc-butyldikarbonátu (Boc2O) prostřednictvím bifurkační tvorby vodíkové vazby s vodíkem C-2 1-alkyl-3-methylimidazolového kationtu.
A. Sarkar, S. R. Roy, N. Parikh, A. K. Chakraborti, J. Org. Chem., 2011,76, 7132-7140.

V metodě Friedelovy-Craftsovy inserční reakce acetylenu s chloridy kyselin v iontových kapalinách chlorohlinitanu slouží použití iontových kapalin nejen k tomu, aby se zabránilo použití tetrachlormethanu nebo 1,2-dichlorethanu, ale také potlačuje vedlejší reakce a umožňuje jednodušší postup čištění, čímž se získá řada aromatických a alifatických β-chlorovinylketonů s vysokým výtěžkem a čistotou.
D. J. M. Snelders, P. J. Dyson, Org. Lett. 2011,13, 4048-4051.

Strategie asymetrické Michaelovy adice aldehydů na nitroolefiny s katalytickým systémem organokatalyzátoru v kombinaci s kyselinou benzoovou na bázi iontové kapaliny poskytuje vynikající diastereo- a enantioselektivity. Pozoruhodnou vlastností tohoto organokatalytického systému je, že katalyzátor lze recyklovat více než 12krát bez významné ztráty enantioselektivity.
D. Sarkar, R. Bhattarai, A. D. Headley, B. Ni, Synthesis, 2011, 1993-1997.

2-Hydroxyethylamonium mformiát jako nákladově efektivní a úkolově specifická iontová kapalina účinně podporuje kondenzaci nitroalkanů s různými aldehydy za vzniku β-nitrostyrenů ve velmi dobrých výtěžcích při pokojové teplotě. Tato reakce nezahrnuje žádné nebezpečné organické rozpouštědlo a toxický katalyzátor. Iontovou kapalinu lze regenerovat a recyklovat pro další reakce.
A. Alizadeh, M. M. Khodaei, A. Eshgi, J. Org. Chem., 2010,75, 8295-8298.

Nové 1,3-dialkyl-1,2,3-triazolové iontové kapaliny a jsou chemicky inertní za bazických podmínek a jsou vhodnějším médiem pro reakce zahrnující báze než běžné 1,3-dialkylimidazolové iontové kapaliny jako např. a byly účinným reakčním médiem pro Baylisovu-Hillmanovu reakci.
Y. Jeong, J.-S. Ryu, J. Org. Chem., 2010,75, 4183-4191.

Vysoce účinná a selektivní palladiem katalyzovaná bezligandová cyklokarbonylační reakce o-jodofenolů s terminálními acetyleny za atmosférického tlaku CO poskytuje diverzifikované chromony ve velmi dobrých výtěžcích. Použití fosfoniové soli jako reakčního média zvyšuje účinnost cyklokarbonylační reakce.
Q. Yang, H. Alper, J. Org. Chem., 2010,75, 948-950.

Prosím, citujte a odkazujte na tuto stránku takto:

Ionic Liquids ( URL: https://www.organic-chemistry.org/topics/ionic-liquids.shtm )

.