En stelnad jonisk vätska1)

En jonisk vätska är ett salt där jonerna är dåligt koordinerade, vilket gör att dessa lösningsmedel är flytande vid temperaturer under 100 °C eller till och med vid rumstemperatur (joniska vätskor vid rumstemperatur, RTIL). Minst en jon har en delokaliserad laddning och en komponent är organisk, vilket förhindrar bildandet av ett stabilt kristallgitter.

Methylimidazolium- och pyridiniumjonerna har visat sig vara bra utgångspunkter för utveckling av joniska vätskor:

Egenskaper, såsom smältpunkt, viskositet och löslighet hos utgångsmaterial och andra lösningsmedel, bestäms av substituenterna på den organiska komponenten och av motjonen. Många joniska vätskor har till och med utvecklats för specifika syntetiska problem. Av denna anledning har joniska vätskor kallats ”designerlösningsmedel”.

En av de första RTIL:erna var en blandning av Cl med AlCl3 som bildade en serie jämvikter mellan , , och . Denna RTIL är inte vattenstabil. Upptäckten av vattenolösliga RTIL som t.ex. möjliggjorde utvecklingen av nya bearbetningsmetoder, inklusive separation av vattenlösliga biprodukter genom enkel extraktion. Vissa övergångsmetallkatalysatorer som är lösliga i joniska vätskor kan återvinnas tillsammans med den joniska vätskan efter extraktion med vatten och det opolära organiska lösningsmedel som används för produktseparation. Katalysatorn och den joniska vätskan kan återvinnas flera gånger.

Dessutom är följande RTIL, som härrör från fruktos (en förnybar råvara), ett lovande lösningsmedel för genomförande av metoder som helt och hållet bygger på ”grön kemi”:

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

Denna joniska vätska har visat sig vara lämplig för Heck-reaktioner:

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

Friheten av flyktighet är en av de viktigaste fördelarna med joniska vätskor och ger en mycket lägre toxicitet jämfört med lösningsmedel med låg kokpunkt. Joniska vätskor kan också göra det möjligt att använda säkrare mikrovågssyntesmetoder, eftersom plötsliga tryckstegringar inte är möjliga. De joniska vätskornas dipolegenskaper ger snabb excitering genom mikrovågor och därmed snabbare reaktioner.

Reviews on Ionic Liquids

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

Böcker om joniska vätskor

Ioniska vätskor i syntes
Peter Wasserscheid, Tom Welton
Hardcover, 364 sidor
Första upplagan, november 2002
ISBN: 3-527-30515-7 – Wiley-VCH

Kemi i alternativa reaktionsmedier
D. J. Adams, P. J. Dyson, S. J. Taverner
Paperback, 268 sidor
Första utgåvan, november 2003
ISBN: 0-471-49849-1 – Wiley

Nyare litteratur

Visa alla sammanfattningar

Stereoselektiva halogeneringar av alkener och alkyner kan genomföras i joniska vätskor vid rumstemperatur, 1-butyl-3-methylimidazoliumhexafluorofosfat, 1-butyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborat, 1-butyl-3-methylimidazoliumbromid och 1-butyl-3-methylimidazoliumklorid som ”gröna” återvinningsbara alternativ till klorerade lösningsmedel.
C. Chiappe, D. Capraro, V. Conte, D. Pieraccini, Org. Lett., 2001, 3, 1061-1063.

En enkel mikrovågsaccelererad kondensation av 2-aminothiophenol och aromatisk aldehyd i en billig jonisk vätska, 1-pentyl-3-methylimidazoliumbromid (Br), ger 2-arylbenzothiazoler under lösnings- och katalysatorfria förhållanden. Den joniska vätskan kan återvinnas för efterföljande reaktioner.
B. C. Ranu, R. Jana, S. S. Dey, Chem. Lett., 2004, 286-287.

Väteperoxid som en miljövänlig oxidant ger hydroxyleringsprodukter av arylboronsyror på ett effektivt sätt under metall- och basfria aeroba förhållanden i närvaro av en jonisk vätska vid rumstemperatur (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 joniska vätskan 1,3-disulfonsyraimidazoliumnitrat {NO3} kan användas som nitreringsmedel för ipso-nitrering av olika arylborsyror och nitro-Hunsdiecker-reaktion av olika α,β-omättade syror och bensoesyraderivat för att ge olika nitroarener och nitroolefiner utan användning av några kokatalysatorer och lösningsmedel under milda förhållanden.
M. Zarei, E. Noroozizadeh, A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, J. Org. Chem, 2018, 83, 3645-3650.

Den kolin- och peroxydisulfatbaserade miljövänliga biologiskt godartade nedbrytbara oxidationsuppgiftsspecifika joniska vätskan (TSIL) kolinperoxydisulfat (ChPS) syntetiserades och karakteriserades. Detta reagens möjliggör en selektiv oxidation av alkoholer till aldehyder/ketoner med mycket god avkastning och kort reaktionstid under lösningsmedelsfria milda reaktionsförhållanden utan överoxidation till syra.
B. L. Gadilohar, H. S. Kumbhar, G. S. Shankarling, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 19010-19018.

Cholinperoxydisulfat – en oxidationsuppgiftsspecifik jonisk vätska – möjliggör framställning av N,N-disubstituerade hydroxylaminer från sekundära aminer. Denna metod erbjuder operativ enkelhet, hög selektivitet och gröna reaktionsförhållanden.
A. Banan, H. Valizadeh, A. Heydari, A. Moghimi, Synlett, 2017, 28, 2315-2319.

En pyren-substituerad imidazoliumbaserad jonisk vätska (PIL) tjänar som organisk katalysator för SN2-fluorering med CsF. I detta system förbättrade PIL avsevärt metallfluoridens reaktivitet på grund av den katalytiska fasöverföringseffekten av imidazoliumdelen samt interaktionerna metallkatjon-π (pyren). Dessutom kan PIL lätt separeras från reaktionsblandningen med hjälp av reducerad grafenoxid genom π-π-stapling.
A. Taher, K. C. Lee, H. J. Han, D. W. Kim, Org. Lett., 2017, 19, 3342-3345.

Den Brønsted-sura jonvätskan Cl (1,3-disulfonsyraimidazoliumklorid) möjliggör sulfonering av aromatiska föreningar via in situ-generering av svavelsyra vid 50 °C under milda vattenförhållanden.
A. R. Moosavi-Zare, M. A. Zolfigol, E. Noroozizadeh, Synlett, 2016, 27, 1682-1684.

Användning av den kraftfulla Lewis-syran, järn(III)triflimid, som genereras in situ från järn(III)klorid och en lättillgänglig triflimidbaserad jonisk vätska möjliggjorde aktivering av N-iodosuccinimid (NIS) och effektiv jodering av ett brett spektrum av arener under milda förhållanden.
D. T. Racys, C. E. Warrilow, S. L. Pimlott, A. Sutherland, Org. Lett., 2015,17, 4782-4785.

En 1,4-diazobicyclooktan (DABCO)-baserad jonisk vätska användes som återvinningsbar katalysator för aza-Michael-addition vid rumstemperatur utan något organiskt lösningsmedel. En låg belastning av de mycket effektiva katalyserade reaktionerna av olika aminer med ett brett spektrum av α,β-omättade amider för att få produkter med mycket god avkastning inom några timmar. Dessutom kunde katalysatorn återanvändas upp till åtta gånger.
A. Ying, Z. Li, J. Yang, S. Liu, S. Xu, H. Yan, C. Wu, J. Org. Chem., 2014,79, 6510-6516.

En effektiv korskopplingsreaktion av aryl/het-aryl/benzylhalogenider med stabila och lättarbetade sulfonylhydrazider som tiolsubstitut ger osymmetriska sulfider i närvaro av CuI under mikrovågsbestrålning.
N. Singh, R. Singh, D. S. Raghuvanshi, K. N. Singh, Org. Lett., 2013,15, 5874-5877.

En bekväm och praktisk metod för en enstegs, trekomponentssyntes av terminala vinylfosfonater från aldehyder, nitrometan och trialkylfosfiter genom en tandem Henry-Michael-reaktion följt av nitroeliminering i närvaro av 5-hydroxypentylammoniumacetat (5-HPAA) som en uppgiftsspecifik jonisk vätska ger god avkastning av produkterna under milda reaktionsförhållanden.
S. Sobhani, M. Honarmand, Synlett, 2013, 24, 236-240.

Ioniska vätskor (X = Cl, Br, I, OAc, SCN) är mycket effektiva reagenser för nukleofila substitutionsreaktioner av sulfonatestrar som härrör från primära och sekundära alkoholer. Det nyutvecklade protokollet är mycket attraktivt ur miljösynpunkt eftersom reaktionerna använder stökiometriska mängder joniska vätskor som enda reagenser utan ytterligare lösningsmedel och aktiverande reagenser. Dessutom kan dessa joniska vätskor lätt återvinnas.
Y. Liu, Y. Xu, S. H. Jung, J. Chae, Synlett, 2012, 23, 2663-2666.

Triflylnitrat (TfONO2) och trifluoroacetylnitrat (CF3CO2NO2), som genereras via metates i den lättillgängliga joniska vätskan etylammoniumnitrat (EAN) som lösningsmedel, är kraftfulla elektrofila nitreringsreagens för en lång rad aromatiska och heteroaromatiska föreningar. Jämförande nitreringsförsök visar att EAN/Tf2O är överlägset EAN/TFAA för nitrering av starkt inaktiverade system.
G. Aridoss, K. K. Laali, J. Org. Chem., 2011,76, 8088-8094.

En enkel och effektiv Yb(OTf)3-katalyserad trekomponentreaktion av aldehyder, alkyner och aminer under mikrovågsstrålning i en jonisk vätska ger 2,4-disubstituerade kinoliner i utmärkt utbyte under milda reaktionsförhållanden. Katalysatorn kan återvinnas upp till fyra gånger.
A. Kumar, V. K. Rao, Synlett, 2011, 2157-2162.

1-Alkyl-3-methylimidazoliumkatjonbaserade joniska vätskor katalyserar effektivt N-tert-butyloxykarbonylering av aminer med utmärkt kemoselektivitet. Jonvätskans katalytiska roll är tänkt som elektrofil aktivering av di-tert-butyldikarbonat (Boc2O) genom bildande av bifurkationsvätebindningar med C-2-vätet i 1-alkyl-3-metylimidazoliumkatjonen.
A. Sarkar, S. R. Roy, N. Parikh, A. K. Chakraborti, J. Org. Chem., 2011,76, 7132-7140.

I en metod för insättningsreaktion av acetylen av Friedel-Crafts-typ med syraklorider i joniska vätskor av kloraluminat tjänar användningen av joniska vätskor inte bara till att undvika användningen av koltetraklorid eller 1,2-dikloretan utan undertrycker också sidoreaktioner och möjliggör en enklare reningsprocedur, vilket ger en rad aromatiska och alifatiska β-klorovinylketoner med hög avkastning och renhet.
D. J. M. Snelders, P. J. Dyson, Org. Lett., 2011,13, 4048-4051.

En strategi för asymmetrisk Michael-addition av aldehyder till nitroolefiner med ett katalytiskt system bestående av en organokatalysator i kombination med bensoesyra med stöd av jonisk vätska ger utmärkta diastereo- och enantioselektiviteter. En anmärkningsvärd egenskap hos detta organokatalytiska system är att katalysatorn kan återvinnas mer än 12 gånger utan betydande förlust av enantioselektivitet.
D. Sarkar, R. Bhattarai, A. D. Headley, B. Ni, Synthesis, 2011, 1993-1997.

2-Hydroxyetylammoniumformiat som en kostnadseffektiv och uppgiftsspecifik jonisk vätska främjar effektivt kondensationen av nitroalkaner med olika aldehyder för att producera β-nitrostyrener i mycket goda utbyten vid rumstemperatur. Denna reaktion inbegriper inga farliga organiska lösningsmedel eller giftiga katalysatorer. Den joniska vätskan kan återvinnas och återanvändas för efterföljande reaktioner.
A. Alizadeh, M. M. Khodaei, A. Eshgi, J. Org. Chem., 2010,75, 8295-8298.

De nya 1,3-dialkyl-1,2,3-triazoliumjoniska vätskorna och är kemiskt inerta under basiska förhållanden och mer lämpliga medier för reaktioner som involverar baser än vanliga 1,3-dialkylimidazoliumjoniska vätskor, t.ex. och var effektiva reaktionsmedier för Baylis-Hillman-reaktionen.
Y. Jeong, J.-S. Ryu, J. Org. Chem., 2010,75, 4183-4191.

En mycket effektiv och selektiv palladiumkatalyserad ligandfri cyklokarbonyleringsreaktion av o-jodfenoler med terminala acetylener under atmosfäriskt CO-tryck ger diversifierade kromoner i mycket goda utbyten. Användningen av en jonisk vätska av fosfoniumsalt som reaktionsmedium ökar effektiviteten av cyklokarbonyleringsreaktionen.
Q. Yang, H. Alper, J. Org. Chem., 2010,75, 948-950.

Citera och länka denna sida på följande sätt:

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