離子液體在分析化學中的應用與發展

摘要：離子液體是由一種特定的陽離子和陰離子構成的，而且在常溫下呈液態的熔鹽體系，離子液體是實現綠色化學的必經之路。離子液體的主要特點是熔點低。穩定性能好，幾乎沒有蒸汽壓，可用于多個化學研究領域。

關鍵詞：離子液體 革取 色譜

中圖分類號：TQ150.25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)01(c)-0133-01

1 離子液體的性質

(1)熔點：鹽類的一個重要物理特征就是熔點，同時熔點也是對鹽類是否構成離子液體的一個重要判斷標志。目前，對于部分鹽類的熔點很低的原因還尚未可知，一般來講，主要有以下幾種可能：第一，分子間的弱相互作用，第二，組成鹽類的陽離子的對稱性不高；第三，電荷在陽離子上的平均分布以品體的低效堆積等。因為陽離子的不同，熔點的變化范圍也會很大。由Na、K組成的無極氯化物有很高的熔點，而由電荷分散的1，3一二烷基咪唑陽離子構成的有機季銨鹽的熔點卻相對較低。

(2)密度：當前學者普遍認為，組成離子液體的陰、陽離子對離子液體的密度有很大影響。選擇合適的陽離子能夠對離子液體的密度進行精細的調節，而選擇合適的陰離子能夠得到一定密度范圍的離子液體。

(3)蒸汽壓及溶解性：離子液體與其他分子溶劑相比，其內部存在相當大的庫侖作用力。一價的異號離子問的相互作用里可以高達100kJ／mol，而水只是其十分之一。所以哪怕在較高的溫度和真空中，離子液體也可以保持相當低的蒸汽壓力。因為具有很強的極性，而且對多種有機／無機／聚合材料有著特有的溶解能力，是唯一能夠將氫化物、氮化物等溶解的溶劑。

2 離子液體在萃取分離中的應用

2.1 萃取分離

由于離子液體不但對無機和有機材料具有一定的選擇溶解能力，而且還可以不溶干部分有機溶劑，這使得其可以產生極性可調的體系。因此，離子液體能夠在液液萃取、固相微萃取等條件下廣泛應用。Huddleston在做關干液液萃取分離研究時，首次使用離子液體代替有機溶液。之后，越來越多的研究者使用離子液體萃取金屬離子和部分有機物，而且研究者對離子液體的應用進行了總結分析。

可用做對不同的目標物進行分離。Visser等報道了在水中萃取堿金屬和堿土金屬離子時，在離子液體中加入冠醚作為萃取劑的技術。分別使用了烷基甲基咪唑六氟磷酸鹽[cnMM]PF6(n=4，6，8)三種離子液體和三種冠醚，在冠醚DTB-1 8-C-6加到溶水性最大的離子液體進行萃取時，分配系數高于100，為了使烷基甲基咪唑六氟磷酸鹽成為具有特殊功能的離子液體，對烷基甲基咪唑六氟磷酸鹽進行一定的化學修飾，這利，離子液體可以將水溶液中的重金屬離子萃取出來。這主要是因為離子液體能夠與水形成兩相，同時在結構上的特殊基團對金屬離子具有不一樣的選擇溶解性，因此離子流體可以用于重金屬離子的分離。

2 固相微萃取

Paw liszyn等在1990年提出了固相微萃取這一概念，其簡稱SPME，固相微萃取集萃取、溶解、進樣等過程于一身，其主要是通過吸附目標物進行萃取濃縮，一般來說，涂覆在纖維上的吸附劑用來做固定相，固相微萃取技術可以作為樣品的前處理技術。Liu等用離子液體覆蓋在固定相上，對甲苯、和鄰二甲苯的固相頂空進行微萃取。這主要是因為離子液體黏度大、穩定性能好，并且不易揮發，使其附著在纖維上。

3 離子液體在色譜體系中的應用

因為離子液體的黏度高、熱穩定性好，而且對色譜具有良好的潤濕性，因此離子液體是氣相色譜的良好的固定相。Armstrong等最早將[BMM]PF；和離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMM]c1)作為氣相色譜固定相，使之與傳統的固定相做對比，同時對正烷烴，酰胺、羧酸等物質保留因子進行測定。由實驗結果得知，離子液體能夠表現出雙重性質，且性能較好。能夠長時間保留對于醇類給出質子的物質，與極性固定相比較相似，既能用來對正烷烴進行分析，又能夠對醇類進行分析；同時，對非極性物質，雖然離子流體的保留因子小，但其選擇性卻極好，因此，其行為與非極性固定相相似。

另外，在液相色譜的應用中，由于離子液體的性質，其不但可以當做流動相，而且還可以當作固定相，試驗效果較好。Zhang等研究者采用含離子液體的水溶液作流動相，使用色譜法分離兒茶酚胺、去甲基腎上腺素等混合物，得到好的對稱峰形。Kaliszan等用離子液體作為添加劑，有效地改善了藥物的分離效果。在不使用揮發性溶劑的條件下，僅用離子液體就能夠對生物堿以及核苷酸等物質進行分離，而且速度快、效率高，在很大程度上使分離中的譜峰拖尾現象得到了改進提高。Berthd等研究者論述了作為逆流色譜的固定相和流動相時，離子液體的應用方法，將其運用到逆流色譜的檢測中，即將有機溶劑／離子液／水的混合液體作為流動能夠將流動相的粘度有效降低。

4 離子液體的發展趨勢

由于離子液體有著良好的熱穩定性、不易揮發以及可設計等物理化學特性，為化學研究開辟了一個嶄新的領域；隨著靠科學技術的不斷發展，離子液體會受到越來越多的研究者的關注。離子液體在解決工業中的負面問題上發揮了不可替代的作用，使工業發展實現了突破性的進展。但是，在目前，對于離子液體的認識還是有著很大的局限性：的。這主要是由于我國對干熱力學和動力學等方面的實驗數據掌握的還不夠，對工程的預測能力還亟需加強。這些不利因素都給離子液體的研究造成了阻礙。因此離子液體在分析化學一扣的應用還需要大量的工作，但是有一點是毋府置疑的，那就是離子液體必定會成為未來化學分析中最重要的化學溶劑之～，離子流體將為我們的實驗研究提供一個新的平臺。