三氯化铝与离子液体一同使用发生的化学反应有哪些？

无水三氯化铝与含氮、磷的有机物,如卤化1-烷基吡啶或卤代1-甲基-3-烷基咪唑季胺盐可结合形成氯铝酸室温离子液体,它的一个显著特点是AlCl3与有机盐的量可以在很大的范围内调节,使离子液体可以呈Lewis酸性、Lewis碱性或Lewis中性,这有利于调节反应体系的酸度,当Lewis酸性的氯铝酸室温离子液体中溶有HCl,在常温常压下,体系便具有超强酸性。此外,由于离子液体对金属有机、无机化合物有很好的溶解性,使反应在均相体系中完成,因而对反应有高的催化速度和选择性。且产物可通过静置实现分离或蒸馏出来,而留在离子液体中的催化剂可以反复使用,显示出其广阔的应用前景。

1、在AlCl3-吡啶类季胺盐、AlCl3-氯化咪唑类季胺盐离子液体催化体系下的加成反应、氧化反应

AlCl3与1-烷基吡啶和1-甲基-3-烷基咪唑组成的室温离子液体催化体系,可用于催化甲醇与醛、酮进行缩合反应。例如甲醇在AlCl3-MBIC离子液与醛、酮缩合反应生成相应的缩醛、缩酮。AlCl3与氯化1-甲基-3-丁基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑、1-丁基吡啶组成的超强酸性氯铝酸离子液体,用于2,2,4-三甲基戊烷与CO进行烷基羰基化反应,产物为酮。在该体系中,由于溶有气体HCl,使体系具有超强酸性,从而实现该氧化反应。

2、在AlCl3-BMIM-H2SO4离子液体催化体下的降解反应

将一些高分子有机物降解为低分子具有重要的现实意义。用无机酸的三氯化铝离子液体处理油酸、硬酯酸和聚苯乙烯等大分子,可得到有用的低分子降解产物;用三氯化铝离子液体和无机酸催化体系对废旧聚碳酸酯光盘进行降解,其降解的主要产物为碳酸二苯酯,收率为63%。该降解反应之所以实现,就在于三氯化铝离子液体与H2SO4构成了超强酸催化体系。

3、在AlCl3-EMIM季胺盐等构成的离子液体催化体系下的取代反应

AlCl3与氯化1-乙基-3-甲基咪唑季胺盐构成的离子液体催化体系也可用于Friedel-Crafts酰基化反应,例如乙酰氯与苯在该离子液体中反应生成乙酰苯酮,其速率依赖离子液体的酸性,即三氯化铝的含量。现在用AlCl3-季胺盐构成的离子液体替代AlCl3催化技术正在兴起。据报道,BP化学公司正在研究乙烯与苯在AlCl3-季胺盐酸性离子液体中生成苯乙烯的合成工艺,目标是>95%的转化率和>90%的选择性。

此外,有报道AlCl3-季胺盐构成的氯铝酸离子液体可实现烯烃的聚合。

一般说来,用三氯化铝催化的反应,大多数可以用三氯化铝离子液体催化体系,但由于三氯化铝离子液体催化体系具有酸碱性的可调节性和溶剂的溶解性,且可重复使用等特点,使得它在催化反应中又不同于只用三氯化铝时的效果,显现出独有的优势。