イオン液体

凝固したイオン液体1)

イオン液体とは、イオンが貧配位している塩で、これらの溶媒は100℃以下、あるいは室温でも液体である(室温イオン液体、RTIL’)という特徴がある。 少なくとも1つのイオンが非局在化した電荷を持ち、一方の成分が有機物であるため、安定した結晶格子の形成が妨げられます。

メチルイミダゾリウムとピリジニウムイオンは、イオン液体の開発のための良い出発点であることが証明されています。

融点、粘度、出発材料や他の溶媒への溶解性などの特性は、有機成分上の置換基と対イオンで決定されるため、イオン液体の開発では、この有機成分によって、融点や溶解性、粘度、対イオンなどの特性が決まります。 多くのイオン液体は、特定の合成上の問題を解決するために開発されたものでさえある。 このため、イオン液体は「デザイナー・ソルベント」と呼ばれている。

最初のRTILの1つは、ClとAlCl3の混合物で、 , , , , の間の一連の平衡を形成するものであった。 このRTILは水に対して安定ではない。 このような水に溶けないRTILの発見により、水溶性の副生成物を簡単な抽出で分離するなどの新しいワークアップ法が開発された。 イオン液体に可溶な遷移金属触媒の中には、水と生成物分離に用いた非極性有機溶媒で抽出した後、イオン液体と一緒にリサイクルできるものもある。 さらに、フルクトース(再生可能な原料)から得られる以下のRTILは、完全に「グリーンケミストリー」法を実施するための有望な溶媒である:


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

このイオン液体はHeck Reactionsに適していることが証明されました:


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

揮発性がないことは、イオン液体の最も重要な利点の1つで、低沸点溶媒と比較してはるかに低い毒性を提供します。 また、イオン液体は急激な圧力上昇ができないため、安全なマイクロ波合成法として利用できる。 イオン液体の双極子特性は、マイクロ波による迅速な励起につながり、その結果、より速い反応を可能にする。 Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2000 , 39, 3772. DOI

イオン液体に関する書籍


Ionic Liquids in Synthesis
Peter Wasserscheid, Tom Welton
Hardcover, 364 Pages
第1版、2002年11月
ISBN: 3-527-30515-7 – Wiley-VCH


Chemistry in Alternative Reaction Media
D. J. Adams、P. J. Dyson、S. J. Taverner
ペーパーバック、268ページ
First Edition, November 2003
ISBN: 0-471-49849-1 – Wiley

最近の文献

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アルケンおよびアルキンの立体選択的ハロゲン化は室温イオン液体で行うことができる。 1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムブロミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロライドは塩素系溶剤に代わる「グリーン」リサイクルできる代替溶剤として使用できます。
C. Chiappe, D. Capraro, V. Conte, D. Pieraccini, Org.


2-アミノチオフェノールと芳香族アルデヒドを安価なイオン液体である1-pentyl-3-methylimidazolium bromide (Br) でマイクロ波加速度的に縮合すると、無媒介・触媒下で2-アリールベンゾチアゾールを得ることができます。 このイオン液体はその後の反応に再利用することができる。 C. Ranu, R. Jana, S. S. Dey, Chem. Lett., 2004, 286-287.


環境に優しい酸化剤としての過酸化水素は、室温イオン液体(RTIL)の存在下、金属や塩基を含まない好気性下で効率的にアリールボロン酸の水酸化生成物を提供します。
E. -J. Shin, G.-T. カウン、S.-H. Kim, Synlett, 2019, 30, 1815-1819.


イオン液体1,3-ジスルホン酸イミダゾリウムナイトレート{NO3}は、穏やかな条件で助触媒や溶媒を使用せずに、各種アリールボロン酸や異なるα,β-不飽和酸および安息香酸誘導体のニトロ・ハンズディッカー反応による各種ニトロアレーンおよびニトロオレフィンのイプソニトロ化にニトリンを使用できる.
M. Zarei, E. Noroozizadeh, A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, J. Org. Chem, 2018, 83, 3645-3650.


コリンとペルオキシジスルフェートをベースにした環境に優しい生分解性の酸化タスク特異的イオン液体(TSIL)コリンペルオキシジスルフェート(ChPS)を合成し特性評価した。 この試薬は、無溶媒の穏やかな反応条件下で、酸に過酸化することなく、非常に良い収率と短い反応時間で、アルコールをアルデヒド/ケトンへ選択的に酸化することができる
B. L. Gadilohar, H. S. Kumbhar, G. S. Shankarling, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 19010-19018.


コリンペルオキシジスルフェート-酸化タスク特異的イオン液体-は、第二アミンからN,N-二置換ヒドロキシルアミンを調製することを可能にします。 この方法は、操作が簡単で、選択性が高く、グリーンな反応条件である。 Banan, H. Valizadeh, A. Heydari, A. Moghimi, Synlett, 2017, 28, 2315-2319.


ピレン置換イミダゾリウム系イオン液体(PIL)はCsFによるSN2フッ化反応の有機触媒として機能する。 この系では、PILは金属カチオン-ピレン相互作用に加え、イミダゾリウム部分の相間移動触媒効果により、金属フッ化物の反応性を著しく向上させることが確認された。 さらに、還元型酸化グラフェンを用いて、π-πスタッキングにより、反応混合物からPILを容易に分離することができる
A. タヘル、K.C.リー、H.J.ハン、D.W.キム、Org. Lett., 2017, 19, 3342-3345.


ブレンステッド酸性イオン液体Cl (1,3-disulfonic acid imidazolium chloride) は50℃、穏やかな水性条件で硫酸のin situ生成による芳香族化合物のスルトン化を可能にする.
A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, E. Noroozizadeh, Synlett, 2016, 27, 1682-1684.


塩化鉄(III)と入手しやすいトリフリミドベースのイオン液体からin situで生成した強力なルイス酸、鉄(III)トリフリミドの使用により、N-ヨードスクシンイミド(NIS)の活性化と幅広いアレーン類の穏やかな条件下での効率の良いヨウ素化を可能にしました
D. T. Racys, C. E. Warrilow, S. L. Pimlott, A. Sutherland, Org. Lett., 2015,17, 4782-4785.


1,4-ジアゾビシクロオクタン(DABCO)ベースのイオン液体をリサイクルできる触媒として使用し、有機溶剤を一切使わずに室温でアザミハエル付加反応を行った。 低担持量の非常に効率的な触媒は、様々なアミンと幅広いα,β-不飽和アミドの反応を行い、数時間以内に非常に良い収率で生成物を得ることができた。 さらに、この触媒は最大8回まで再利用することができた。 Ying, Z. Li, J. Yang, S. Liu, S. Xu, H. Yan, C. Wu, J. Org. Chem., 2014,79, 6510-6516.


チオール置換体として安定で作業性の良いスルホニルヒドラジドとアリール/ヘットアリール/ベンジルハライドの効率良いクロスカップリング反応は、マイクロ波照射下、CuI存在下で非対称スルフィドが得られる<9462>N.H., 2014,79, 6510-6516.
B.H., 2014,79, 6510-6516.J. Org. Singh, R. Singh, D. S. Raghuvanshi, K. N. Singh, Org. 1283>


アルデヒド、ニトロメタン、トリアルキルホスファイトからタンデムヘンリーマイケル反応とニトロ脱離を経て、5-hydroxypentylammonium acetate(5-HPAA)を課題特異的イオン液体として存在させ、ワンポット、3成分合成する便利で実用的な方法で穏やかな反応条件で生成物の良い収率を提供しています
S. Sobhani, M. Honarmand, Synlett, 2013, 24, 236-240.


イオン液体(X = Cl, Br, I, OAc, SCN)は1級および2級アルコール由来のスルホン酸エステルの求核置換反応に非常に有効な試薬である。 今回開発したプロトコルは、溶媒や活性化剤を追加することなく、化学量論的な量のイオン液体を単独で試薬として用いるため、環境面でも非常に魅力的な反応である。 さらに、これらのイオン液体は容易に再利用することができる。 Liu, Y. Xu, S. H. Jung, J. Chae, Synlett, 2012, 23, 2663-2666.


Triflyl nitrate (TfONO2) and trifluoroacetyl nitrate (CF3CO2NO2), is generated via metathesis in as easily available ethylammonium nitrate (EAN) ionic liquid as solvent, the wide variety of aromatic and heteroaromatic compounds, the powerrophilic nitrate reagent. 比較硝酸実験から,EAN/Tf2OはEAN/TFAAよりも強不活性系の硝酸化反応に優れていることが示された。
G. Aridoss, K. K. Laali, J. Org. Chem., 2011,76, 8088-8094.


アルデヒド、アルキン、アミンの3成分反応をイオン液体中でマイクロ波照射しながらYb(OTf)3触媒で行うと、穏やかな反応条件で2,4-二置換キノリン類が優れた収率で得られます。 この触媒は4回まで再利用が可能である。 また、この触媒は4回までリサイクル可能である。


1-Alkyl-3-methylimidazolium cation-based ionic liquidsは、アミンのN-tert-butyloxycarbonylationを優れた化学選択性を持って効率よく触媒する。 イオン液体の触媒的役割は、1-アルキル-3-メチルイミダゾリウムカチオンのC-2水素との分岐水素結合形成による炭酸ジ-tert-ブチル(Boc2O)の親電子的活性化として想定される
A. Sarkar, S. R. Roy, N. Parikh, A. K. Chakraborti, J. Org. Chem., 2011,76, 7132-7140.


クロロアルミネートイオン液体中でアセチレンと酸塩化物を挿入反応させるフリーデル・クラフツ型の方法において、イオン液体の使用は四塩化炭素や1,2-ジクロロエタンを使用しないだけでなく副反応を抑制し、精製手順の簡素化につながり、高収率と純度での一連の芳香族および脂肪族βクロロビニルケトン類を与える
D. J. M. Snelders, P. J. Dyson, Org. Lett., 2011,13, 4048-4051.


有機触媒とイオン液体担持安息香酸を組み合わせた触媒系でアルデヒドのニトロオレフィンへの不斉マイケル付加を行うと、優れたジアステレオおよびエナンチオ選択性を得ることができた。 この有機分子触媒系の特筆すべき点は、触媒を12回以上リサイクルしても、エナンチオ選択性が大きく損なわれないことである
D. Sarkar, R. Bhattarai, A. D. Headley, B. Ni, Synthesis, 2011, 1993-1997.


2-Hydroxyethylammonium formateを費用対効果が高く課題特異的なイオン液体として、ニトロアルカンと各種アルデヒドの凝縮を室温で非常に良い収率で促進しβ-ニトロスチロールを生産することに成功しました。 この反応には、危険な有機溶媒や有毒な触媒は一切使用しません。 また、イオン液体は回収し、その後の反応に再利用することが可能である。 Alizadeh, M. M. Khodaei, A. Eshgi, J. Org. Chem., 2010,75, 8295-8298.


新規1,3-ジアルキル-1,2,3-トリアゾリウムイオン液体と塩基性条件下で化学的に不活性で、. など一般的な1,3-ジアルキルイミダゾリウムイオン液体よりも塩基を含む反応に適した媒体で、ベイリス-ヒルマン反応に効率の良い反応媒体だった.
Y. Jeong, J.-S. Ryu, J. Org. また、.Chem., 2010,75, 4183-4191.1283>


パラジウム触媒を用いたo-ヨードフェノールと末端アセチレンとの高効率かつ選択的なシクロカルボニル化反応は、CO圧力下で非常に良い収率で多様なクロモンを生成することができた。 また、ホスホニウム塩イオン液体を反応媒体とすることで、シクロカルボニル化反応の効率を高めることができた
Q. Yang, H. Alper, J. Org. Chem., 2010,75, 948-950.

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