En størknet ionisk væske1)

En ionisk væske er et salt, hvor ionerne er dårligt koordinerede, hvilket resulterer i, at disse opløsningsmidler er flydende under 100 °C eller endda ved stuetemperatur (ioniske væsker ved stuetemperatur, RTIL’er). Mindst én ion har en delokaliseret ladning, og den ene komponent er organisk, hvilket forhindrer dannelsen af et stabilt krystalgitter.

Methylimidazolium- og pyridiniumionerne har vist sig at være gode udgangspunkter for udvikling af ioniske væsker:

Egenskaber, såsom smeltepunkt, viskositet og opløselighed af udgangsmaterialer og andre opløsningsmidler, bestemmes af substituenterne på den organiske komponent og af modionen. Mange ioniske væsker er endda blevet udviklet til specifikke syntetiske problemer. Af denne grund er ioniske væsker blevet kaldt “designeropløsningsmidler”.

En af de første RTIL’er var en blanding af Cl med AlCl3der dannede en serie af ligevægte mellem , , og . Denne RTIL er ikke vandstabil. Opdagelsen af vanduopløselige RTIL’er som f.eks. som gjorde det muligt at udvikle nye oparbejdningsmetoder, herunder adskillelse af vandopløselige biprodukter ved simpel ekstraktion. Nogle overgangsmetalkatalysatorer, der er opløselige i ioniske væsker, kan genanvendes sammen med den ioniske væske efter ekstraktion med vand og det ikke-polære organiske opløsningsmiddel, der anvendes til produktseparation. Katalysatoren og den ioniske væske kan genanvendes flere gange.

Desuden er følgende RTIL, der er afledt af fruktose (et vedvarende råmateriale), et lovende opløsningsmiddel til gennemførelse af fuldt ud “grøn kemi”-metoder:

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

Denne ioniske væske har vist sig at være velegnet til Heck-reaktioner:

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

Fraværet af flygtighed er en af de vigtigste fordele ved ioniske væsker, idet det giver en meget lavere toksicitet sammenlignet med opløsningsmidler med lavt kogepunkt. Ioniske væsker kan også sikre mikrobølgeovnssyntesemetoder, fordi pludselige trykstød ikke er mulige. De ioniske væskers dipolkarakteristika giver hurtig excitation ved mikrobølger og dermed hurtigere reaktioner.

Reviews on Ionic Liquids

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

Bøger om ioniske væsker

Ionic Liquids in Synthesis
Peter Wasserscheid, Tom Welton
Hardcover, 364 sider
Første udgave, november 2002
ISBN: 3-527-30515-7 – Wiley-VCH

Kemi i alternative reaktionsmedier
D. J. Adams, P. J. Dyson, S. J. Taverner
Paperback, 268 sider
Første udgave, november 2003
ISBN: 0-471-49849-1 – Wiley

Nyere litteratur

Vis alle resuméer

Stereoselektive halogeneringer af alkener og alkyner kan udføres i ioniske væsker ved stuetemperatur, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphat, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborat, 1-butyl-3-methylimidazoliumbromid og 1-butyl-3-methylimidazoliumchlorid som “grønne” genanvendelige alternativer til klorerede opløsningsmidler.
C. Chiappe, D. Capraro, V. Conte, D. Pieraccini, Org. Lett., 2001, 3, 1061-1063.

En simpel mikrobølgeaccelereret kondensation af 2-aminothiophenol og aromatisk aldehyd i en billig ionisk væske, 1-pentyl-3-methylimidazoliumbromid (Br), giver 2-arylbenzothiazoler under opløsningsmiddel- og katalysatorfrie forhold. Den ioniske væske kan genbruges til efterfølgende reaktioner.
B. C. Ranu, R. Jana, S. S. Dey, Chem. Lett., 2004, 286-287.

Hydrogenperoxid som et miljøvenligt oxidationsmiddel giver hydroxyleringsprodukter af arylboronsyrer på en effektiv måde under metal- og basefri aerobe i tilstedeværelse af en ionisk væske ved stuetemperatur (RTIL).
E.-J. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Shin, G.-T. Kown, S.-H. Kim, Synlett, 2019, 30, 1815-1819.

Den ioniske væske 1,3-disulfonsyreimidazoliumnitrat {NO3} kan anvendes som nitreringsmiddel til ipso-nitrering af forskellige arylboronsyrer og nitro-Hunsdiecker-reaktion af forskellige α,β-umættede syrer og benzoesyrederivater for at give forskellige nitroarener og nitroolefiner uden brug af nogen co-katalysatorer og opløsningsmidler under milde betingelser.
M. Zarei, E. Noroozizizadeh, A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, J. Org. Chem, 2018, 83, 3645-3650.

Den cholin- og peroxydisulfat-baserede miljøvenlige biologisk godartede bionedbrydelige oxiderende opgavespecifik ionisk væske (TSIL) cholinperoxydisulfat (ChPS) blev syntetiseret og karakteriseret. Dette reagens muliggør en selektiv oxidation af alkoholer til aldehyder/ketoner i meget gode udbytter og kort reaktionstid under opløsningsmiddelfrie milde reaktionsbetingelser uden overoxidation til syre.
B. L. Gadilohar, H. S. Kumbhar, G. S. Shankarling, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 19010-19018.

Cholinperoxydisulfat – en oxidationsopgavespecifik ionisk væske – gør det muligt at fremstille N,N-disubstituerede hydroxylaminer fra sekundære aminer. Denne metode tilbyder operationel enkelhed, høj selektivitet og grønne reaktionsbetingelser.
A. Banan, H. Valizadeh, H. Valizadeh, A. Heydari, A. Moghimi, Synlett, 2017, 28, 2315-2319.

En pyren-substitueret imidazoliumbaseret ionisk væske (PIL) tjener som organisk katalysator til SN2-fluorering ved hjælp af CsF. I dette system forbedrede PIL’en signifikant metalfluoridets reaktivitet på grund af den faseoverførende katalytiske effekt af imidazoliumdelen såvel som metalkation-π (pyren)-interaktioner. Desuden kan PIL let adskilles fra reaktionsblandingen ved hjælp af reduceret grafenoxid ved π-π-stacking.
A. Taher, K. C. Lee, H. J. Han, D. W. Kim, Org. Lett., 2017, 19, 3342-3345.

Den Brønsted-syre ioniske væske Cl (1,3-disulfonsyreimidazoliumchlorid) muliggør sulfonering af aromatiske forbindelser via in situ generering af svovlsyre ved 50 °C under milde vandige forhold.
A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, E. Noroozizizadeh, Synlett, 2016, 27, 1682-1684.

Anvendelse af den kraftfulde Lewis-syre, jern(III)triflimid, genereret in situ fra jern(III)chlorid og en let tilgængelig triflimidbaseret ionisk væske muliggjorde aktivering af N-iodosuccinimid (NIS) og effektiv iodering af en bred vifte af arener under milde betingelser.
D. T. Racys, C. E. Warrilow, S. L. Pimlott, A. Sutherland, Org. Lett., 2015,17,17, 4782-4785.

An 1,4-diazobicyclooctan (DABCO) baserede ioniske væsker blev anvendt som genanvendelige katalysatorer til aza-Michael addition ved stuetemperatur uden organisk opløsningsmiddel. En lav belastning af de meget effektive katalyserede reaktioner af forskellige aminer med en bred vifte af α,β-umættede amider til at give produkter i meget gode udbytter inden for timer. Desuden kunne katalysatoren genbruges op til otte gange.
A. Ying, Z. Li, J. Yang, S. Liu, S. Xu, H. Yan, C. Wu, J. Org. Chem., 2014,79,79, 6510-6516.

En effektiv krydskoblingsreaktion af aryl/het-aryl/benzylhalogenider med stabile og let bearbejdelige sulfonylhydrazider som thiolsubstitutter leverer usymmetriske sulfider i tilstedeværelse og CuI under mikrobølgebestråling.
N. Singh, R. Singh, D. S. Raghuvanshi, K. N. Singh, Org. Lett., 2013,15,15, 5874-5877.

En bekvem og praktisk metode til one-pot, trekomponentssyntese af terminale vinylphosphonater fra aldehyder, nitromethan og trialkylphosphitter gennem en tandem Henry-Michael-reaktion efterfulgt af nitro-elimination i tilstedeværelse af 5-hydroxypentylammoniumacetat (5-HPAA) som en opgavespecifik ionisk væske giver gode udbytter af produkterne under milde reaktionsbetingelser.
S. Sobhani, M. Honarmand, Synlett, 2013, 24, 236-240.

Ioniske væsker (X = Cl, Br, I, OAc, SCN) er meget effektive reagenser til nukleofile substitutionsreaktioner af sulfonatestere, der er afledt af primære og sekundære alkoholer. Den nyudviklede protokol er meget miljømæssigt attraktiv, fordi reaktionerne anvender stoikiometriske mængder af ioniske væsker som eneste reagenser uden yderligere opløsningsmidler og aktiverende reagenser. Desuden kan disse ioniske væsker let genanvendes.
Y. Liu, Y. Xu, S. H. Jung, J. Chae, Synlett, 2012, 23, 2663-2666.

Triflylnitrat (TfONO2) og trifluoroacetylnitrat (CF3CO2NO2), der genereres via metathese i den let tilgængelige ioniske væske ethylammoniumnitrat (EAN) som opløsningsmiddel, er stærke elektrofilt nitrerende reagenser for en lang række aromatiske og heteroaromatiske forbindelser. Sammenlignende nitreringsforsøg viser, at EAN/Tf2O er bedre end EAN/TFAA til nitrering af stærkt deaktiverede systemer.
G. Aridoss, K. K. Laali, J. Org. Chem., 2011,76,76, 8088-8094.

En enkel og effektiv Yb(OTf)3-katalyseret trekomponentreaktion af aldehyder, alkyner og aminer under mikrobølgebestråling i en ionisk væske giver 2,4-disubstituerede quinoliner i fremragende udbytte under en mild reaktionsbetingelse. Katalysatoren kan genbruges op til fire gange.
A. Kumar, V. K. Rao, Synlett, 2011, 2157-2162.

1-Alkyl-3-methylimidazolium-kation-baserede ioniske væsker katalyserer effektivt N-tert-butyloxycarbonylering af aminer med fremragende kemoselektivitet. Den katalytiske rolle af den ioniske væske er tænkt som elektrofil aktivering af di-tert-butyldicarbonat (Boc2O) gennem dannelse af bifurkation af hydrogenbindinger med C-2 hydrogenet i 1-alkyl-3-methylimidazoliumkationen.
A. Sarkar, S. R. Roy, N. Parikh, N. Parikh, A. K. Chakraborti, J. Org. Chem., 2011,76, 7132-7140.

I en metode til indsætningsreaktion af acetylen af Friedel-Crafts-typen med syrechlorider i ioniske væsker af chloraluminat tjener brugen af ioniske væsker ikke kun til at undgå brugen af tetrachlormethan eller 1,2-dichlorethan, men undertrykker også bivirkninger og muliggør en enklere rensningsprocedure, hvilket giver en række aromatiske og alifatiske β-chlorovinylketoner i højt udbytte og høj renhed.
D. J. M. Snelders, P. J. Dyson, Org. Lett., 2011,13, 4048-4051.

En strategi for asymmetrisk Michael-addition af aldehyder til nitroolefiner med et katalytisk system af en organokatalysator i kombination med ionisk væskeunderstøttet benzoesyre giver fremragende diastereo- og enantioselektiviteter. Et bemærkelsesværdigt træk ved dette organokatalytiske system er, at katalysatoren kan genanvendes mere end 12 gange uden væsentligt tab af enantioselektivitet.
D. Sarkar, R. Bhattarai, A. D. Headley, B. Ni, Synthesis, 2011, 1993-1997.

2-Hydroxyethylammoniumformiat som en omkostningseffektiv og opgavespecifik ionisk væske fremmer effektivt kondensationen af nitroalkaner med forskellige aldehyder for at fremstille β-nitrostyrener i meget gode udbytter ved stuetemperatur. Denne reaktion involverer ikke noget farligt organisk opløsningsmiddel eller nogen giftig katalysator. Den ioniske væske kan genvindes og genanvendes til efterfølgende reaktioner.
A. Alizadeh, M. M. Khodaei, A. Eshgi, J. Org. Chem., 2010,75, 8295-8298.

De nye 1,3-dialkyl-1,2,3-triazolium-ioniske væsker og er kemisk inaktive under basiske forhold og mere egnede medier til reaktioner, der involverer baser, end almindelige 1,3-dialkylimidazolium-ioniske væsker såsom . og var effektive reaktionsmedier for Baylis-Hillman-reaktionen.
Y. Jeong, J.-S. Ryu, J. Org. Chem., 2010,75,75, 4183-4191.

En meget effektiv og selektiv palladiumkatalyseret ligandfri cyclocarbonyleringsreaktion af o-iodophenoler med terminale acetylener under atmosfærisk CO-tryk giver diversificerede chromoner i meget gode udbytter. Brugen af en phosphoniumsalt-ionisk væske som reaktionsmedium øger effektiviteten af cyclocarbonyleringsreaktionen.
Q. Yang, H. Alper, J. Org. Chem., 2010,75,75, 948-950.

Citer og link venligst denne side som følger:

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