离子液体与有机分子的相互作用及其对若干化学反应选择性的影响

离子液体作为绿色溶剂、反应试剂和催化剂等广泛应用于绿色化工和催化领域，其与反应物间的特殊相互作用会对反应历程产生较大的影响。本项目拟选择四类离子液体促进的液相反应体系，在设计合成一系列具有不同阳离子取代结构和阴离子构型的离子液体的基础上，采用谱学（红外光谱、拉曼光谱和核磁共振波谱）和量子化学计算相结合的方法，从多方位、多角度研究离子液体及其在反应体系中的微观状态、离子液体阴阳离子或离子对与有机分子（反应物、产物）的相互作用。分析离子液体与有机分子相互作用的主导因素和本质特征；探讨各种相互作用与微观结构的内在联系。在此基础上，结合离子液体对目标反应选择性的影响，深入探讨离子液体的结构及相互作用对反应选择性的影响机制，实现对目标反应选择性的有效调控。研究成果为设计具有特定功能的新型离子液体和开发高选择性的绿色反应新体系提供理论依据。

离子液体作为绿色溶剂、反应试剂和催化剂等广泛应用于绿色化工和催化领域，离子液体的微观状态以及离子-离子，离子-分子、分子-分子之间的相互作用对离子液体参与的各类反应产生重大影响。本项目首先设计合成了一系列代表性咪唑离子液体[C4mim]X (X=Cl-, Br-, BF4-，PF6-) ，[Cnmim][CH3COO] (n=4, 6, 8), [Cnmim][NTf2]（n=4, 6, 8），[Cnmim][N(CN)2] (n=2, 4, 6, 8)，[Amim]Cl （A=-CH2CH=CH2），[HOEmim][NTf2]，带酯基的咪唑离子液体[mimCH2COOCnH2n+1]Cl (n = 1~8, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c)和带酯基的吡啶[pyCH2COOCnH2n+1]Cl (n =1~8, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c)。采用1H NMR谱、13C NMR谱、自旋-晶格弛豫时间T1和1H-1H NOESY谱等多种核磁共振技术和量化计算相结合的方法，对阴阳离子间的相互作用和离子液体存在的微观状态进行了深入研究。量化计算所得到的电子密度差能够很好地对核磁共振光谱中的化学位移进行解释。确定了离子液体存在的稳定构型，得到了能量最低构型的阴阳离子之间的相互作用信息，并根据分子中原子理论（AIM），确定了氢键的强度。单一离子液体中的微观结构信息为其在混合体系中的研究打下了基础。本项目进一步采用谱学（红外光谱、拉曼光谱和核磁共振波谱）和量子化学计算相结合的方法，研究了离子液体在所研究的四种反应体系中，微观存在的离子-离子，离子-分子，分子-分子之间的相互作用，离子液体在对应体系中的微观状态、考察了离子液体阳离子的结构、烷基链的长度、阴离子的类型、官能团的特性以及有机分子的性质对其存在的微观结构的影响，据此提出了离子液体在所研究反应中的作用机理。研究成果为进一步设计具有特定功能的新型离子液体和开发其应用提供理论依据。