イオン液体 – 日本の辞書

Ionic_liquid
イオン液体（IL）は、液体状態の塩です。状況によっては、この用語は、融点が100°C（212°F）などの任意の温度よりも低い塩に限定されています。水やガソリンなどの通常の液体は主に電気的に中性の分子でできていますが、イオン液体は主にイオンでできています。これらの物質は、液体電解質、イオン性溶融物、イオン性流体、溶融塩、液体塩、またはイオンガラス。
一般的なイオン液体である
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（ PF
6 ）の化学構造イミダゾリウムベースのイオン液体の提案された構造。
イオン液体には多くの潜在的な用途がそれらは強力な溶媒であり、電解質として使用できます。周囲温度に近い温度で液体である塩は、電池の用途にとって重要であり、蒸気圧が非常に低いため、シーラントと見なされてきました。
分解も蒸発もせずに溶ける塩は、通常、イオン液体を生成します。たとえば、塩化ナトリウム（NaCl）は、801°C（1，474°F）で溶けて、主にナトリウムカチオン（Na+）および塩化物アニオン（Cl−）。逆に、イオン液体が冷却されると、イオン性固体が形成されることがよくこれは、結晶性またはガラス状のいずれかです。
イオン結合は通常、通常の液体の分子間のファンデルワールス力よりも強力です。これらの強い相互作用のために、塩は高い格子エネルギーを持つ傾向があり、高い融点で現れます。一部の塩、特に有機カチオンを含む塩は、格子エネルギーが低いため、室温以下で液体になります。例には、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム（EMIM）カチオンに基づく化合物が含まれ、EMIM：Cl、EMIMAc（アセテートアニオン）、EMIMジシアナミド、（C2H5）（CH3）C3H3N+ 2・n（CN）− 2、-21°C（-6°F）で溶ける。および1-ブチル-3，5-ジメチルピリジニウムブロミドは、-24°C（-11°F）未満でガラスになります。
低温イオン性液体は、イオン性溶液、イオンと中性分子の両方を含む液体、特にいわゆる深共晶溶媒、イオン性および非イオン性固体物質の混合物と比較することができます。純粋な化合物。硝酸塩の特定の混合物は、100°C未満の融点を持つ可能性が
一般的な意味での「イオン液体」という用語は、早くも1943年に使用されていました。
タウニークレイジーアント（Nylanderia fulva）がファイアアリ（Solenopsis invicta）と戦うとき、後者は有毒で親油性のアルカロイドベースの毒をスプレーします。タウニークレイジーアントは、それからそれ自身の毒、ギ酸、そしてそれで自己花婿をしみ出させます。そして、それは火蟻の毒を無害化する行動です。混合された毒液は互いに化学的に反応してイオン液体を形成します。これは、最初に自然に発生したILです。

コンテンツ
1 歴史2 特徴 3 品種
3.1 室温イオン液体
3.1.1 カチオン
3.1.2 陰イオン
3.2 低温品種 3.3 プロトン性イオン性液体 3.43.4 ポリ（イオン液体） 3.5 磁性イオン液体
4 商用アプリケーション
5 潜在的なアプリケーション
5.1 触媒作用 5.2 医薬品 5.3 生体高分子加工 5.4 核燃料の再処理 5.5 太陽熱エネルギー 5.6 廃棄物のリサイクル 5.7 バッテリー 5.8 分散剤 5.9 炭素回収 5.10 トライボロジー
6 安全性
7 も参照してください
8 参考文献
9 外部リンク

歴史
「最初の」イオン液体の発見日は、その発見者の身元とともに争われています。硝酸エタノラモニウム（mp 52–55°C）は、1888年にS.ガブリエルとJ.ワイナーによって報告されました。最も初期の室温イオン液体の1つは、硝酸エチルアンモニウム（C2H5）NH+ 3・いいえ− 3（mp 12°C）、1914年にPaulWaldenによって報告されました。 1970年代と1980年代に、ハロゲン化物またはテトラハロゲンアルミネートアニオンを含むアルキル置換イミダゾリウムおよびピリジニウムカチオンに基づくイオン液体が、電池の潜在的な電解質として開発されました。
イミダゾリウムハロゲノアルミネート塩の場合、粘度、融点、酸性度などの物理的特性は、アルキル置換基とイミダゾリウム/ピリジニウムおよびハロゲン化物/ハロゲノアルミネートの比率を変更することで調整できます。一部のアプリケーションの2つの主な欠点は、湿気に対する感度と酸性または塩基性でした。1992年、ウィルクスとザワロトコは、ヘキサフルオロホスフェート（PF ）などの「中性」の弱く配位する陰イオンを持つイオン液体を入手しました。− 6）およびテトラフルオロボレート（BF− 4）、はるかに幅広いアプリケーションを可能にします。
多くの古典的なILはヘキサフルオロリン酸塩とテトラフルオロホウ酸塩ですが、ビストリフリミド [（CF3それで2）。2N]−人気も

特徴
イオン液体は、しばしば中程度から貧弱な電気伝導体であり、非電離性で、高粘度であり、しばしば低い蒸気圧を示します。それらの他の特性は多様です。多くは可燃性が低く、熱的に安定しており、液体領域が広く、さまざまな極性および非極性化合物に対して好ましい溶媒和特性を備えています。ディールス・アルダー反応やフリーデル・クラフツ反応など、多くの種類の化学反応は、イオン液体を溶媒として使用して実行できます。ILは生体触媒の溶媒として機能します。イオン液体と水または有機溶媒との混和性は、陽イオンの側鎖の長さおよび陰イオンの選択によって異なります。それらは、酸、塩基、または配位子として機能するように官能化することができ、安定したカルベンの調製における前駆体塩です。それらは加水分解することがわかっています。その独特の特性のために、イオン液体は多くの用途で研究されてきました。

イオン液体に一般的に見られる陽イオン
一部のイオン液体は、300°C付近の温度で真空条件下で蒸留できます。 Martyn Earleらによる元の研究では、著者は蒸気が個々の分離されたイオンで構成されていると誤って結論付けましたが、形成された蒸気がイオンペアで構成されていることが後で証明されました。一部のイオン液体（1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム硝酸塩など）は、熱分解時に可燃性ガスを生成します。熱安定性と融点は、液体の成分に依存します。イオン液体の熱安定性は<225°Cです。
ILの溶解特性は多様です。飽和脂肪族化合物は一般にイオン液体に難溶性であるのに対し、アルケンはやや高い溶解性を示し、アルデヒドは完全に混和する可能性が溶解度の違いは、水素化および炭化水素化プロセスなどの二相触媒作用で利用でき、生成物および/または未反応の基質の比較的容易な分離を可能にします。ガスの溶解度は同じ傾向に従い、二酸化炭素ガスは多くのイオン液体で良好な溶解度を示します。一酸化炭素は、多くの一般的な有機溶媒よりもイオン液体に溶けにくく、水素はわずかにしか溶けず（水への溶解度と同様）、より一般的なイオン液体間で比較的わずかにしか変化しない可能性が
一部のILは、非常に低い温度（-150°Cでも）に凍結しません。N-メチル-N-アルキルピロリジニウムカチオンとフルオロスルホニル-トリフルオロメタンスルホニルイミド（FTFSI）を含むイオン液体の場合、ガラス転移温度は-100°C未満で検出されました。）。
水は、大気から吸収され、比較的低濃度でもRTILの輸送特性に影響を与えるため、イオン液体の一般的な不純物です。

品種

27°Cでの食卓塩NaClおよびイオン液体1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド
室温イオン液体編集

カチオン
室温イオン液体（RTIL）は、1-メチルイミダゾール、すなわち1-アルキル-3-メチルイミダゾリウムに由来する塩で構成されています。例としては、1-エチル-3-メチル-（EMIM）、1-ブチル-3-メチル-（BMIM）、1-オクチル-3メチル（OMIM）、1-デシル-3-メチル-（DMIM）、1-ドデシル-3-メチル-ドセシルMIM）。他のイミダゾリウムカチオンは、1-ブチル-2，3-ジメチルイミダゾリウム（BMMIMまたはDBMIM）および1，3-ジ（N、N-ジメチルアミノエチル）-2-メチルイミダゾリウム（DAMI）です。他のN-複素環式カチオンは、ピリジンから誘導されます：4-メチル-N-ブチル-ピリジニウム（MBPy）およびN-オクチルピリジニウム（C8Py）。従来の第四級アンモニウムカチオンもILを形成します。たとえば、テトラエチルアンモニウム（TEA）やテトラブチルアンモニウム（TBA）などです。
ホスホニウムカチオン（R 4 P +）はあまり一般的ではありませんが、いくつかの有利な特性を提供します。ホスホニウムカチオンのいくつかの例は、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウム（P 6，6，6，14）およびトリブチル（テトラデシル）ホスホニウム（P 4，4，4，14）である。

陰イオン
イオン液体中の典型的な陰イオンには、テトラフルオロボレート（BF 4）、ヘキサフルオロホスフェート（PF 6）、ビス-トリフルオロメタンスルホンイミド（NTf 2）、トリフルオロメタンスルホネート（OTf）、ジシアナミド（N（CN）2）、硫酸水素（HSO 4）、および硫酸エチル（EtOSO 3）。

低温品種
月をベースにした超大径の液体鏡式望遠鏡の流体ベースとして、低温イオン液体（130K以下）が提案されています。低温は、可視宇宙の最も遠い部分から到達する光（非常に赤くシフト）の形である長波赤外光のイメージングに有利です。そのような液体ベースは、反射面を形成する薄い金属膜で覆われるであろう。月の真空状態では、蒸発を防ぐために低揮発性が重要です。

プロトン性イオン性液体
プロトン性イオン液体は、酸から塩基へのプロトン移動を介して形成されます。一般に一連の合成ステップで形成される他のイオン液体とは対照的に、酸と塩基を混合するだけで、プロトン性イオン液体をより簡単に作成できます。

ポリ（イオン液体）
重合イオン液体、ポリ（イオン液体）または高分子イオン液体。すべてPILと略され、イオン液体の高分子形態です。 1つのイオンがポリマー部分として固定されてポリマー鎖を形成するため、イオン液体の半分のイオン性を持っています。PILには、イオン液体と同等の同様の用途がありますが、ポリマーアーキテクチャにより、イオン伝導度を制御する可能性が高くなります。彼らは、スマート材料や固体電解質を設計するためのイオン液体の用途を拡大しました。

磁性イオン液体
磁性イオン液体は、常磁性元素をイオン液体分子に組み込むことによって合成することができます。一例は、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラクロロフェレートです。

商用アプリケーション
多くのアプリケーションが検討されてきましたが、商品化されているのは1つだけです。 ILは、アルキル化を触媒することによるガソリンの製造に使用されます。

シェブロンが実践し
ている2，4-ジメチルペンタン（ガソリン成分）へのIL触媒経路。
ヨウ化テトラアルキルホスホニウムに基づくILは、ヨウ化トリブチルスズの溶媒であり、ブタジエンのモノエポキシドを再配列するための触媒として機能します。このプロセスは、 2，5-ジヒドロフランへのルートとして商品化されましたが、後に中止されました。
潜在的なアプリケーション編集

触媒作用
ILは、パラジウムナノ粒子の触媒性能を向上させます。さらに、イオン液体は、化学変換のためのプレ触媒として使用することができます。これに関して、 Acなどのジアルキルイミダゾリウムを塩基と組み合わせて使用して、N-複素環式カルベン（NHC）を生成しました。これらのイミダゾリウムベースのNHCは、ベンゾイン縮合やOTHO反応などの多くの変換を触媒することが知られています。

医薬品
市販の医薬品の約50％が塩であることを認識して、多くの医薬品のイオン液体形態が調査されてきました。薬学的に活性な陽イオンを薬学的に活性な陰イオンと組み合わせると、2つの薬物の作用が組み合わされた二重活性イオン液体が得られます。
ILは、植物Artemisia annuaからの抗マラリア薬アルテミシニンなど、医薬品、栄養、化粧品用途の植物から特定の化合物を抽出できます。

生体高分子加工
ILによるセルロースの溶解が注目されています。 1930年の特許出願は、1-アルキルピリジニウムクロリドがセルロースを溶解することを示した。パルプと紙を溶解するための非水溶媒として、水和N-メチルモルホリンN-オキシドを使用するリヨセルプロセスの足跡をたどる。化学産業や研究所で生成されたティッシュペーパー廃棄物などのセルロースベースの材料の室温での溶解IL1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド（）および電着による貴重な化合物の回収このセルロースマトリックスが研究された。セルロースの「価値化」、すなわちより価値のある化学物質への変換は、イオン液体の使用によって達成されました。代表的な製品は、グルコースエステル、ソルビトール、およびアルキルグリコシドです。 IL 1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリドは、凍結乾燥したバナナの果肉を溶解し、さらに15％のジメチルスルホキシドを加えると、炭素13NMR分析に役立ちます。このようにして、デンプン、ショ糖、ブドウ糖、および果糖の複合体全体を、バナナの成熟の関数として監視することができます。
セルロース以外にも、ILは、キチン/キトサン、デンプン、アルギン酸塩、コラーゲン、ゼラチン、ケラチン、フィブロインなどの他の生体高分子の溶解、抽出、精製、処理、および修飾の可能性を示しています。たとえば、ILは、さまざまな形態の生体高分子材料（スポンジ、フィルム、微粒子、ナノ粒子、エアロゲルなど）の調製と、生体高分子の化学反応の改善を可能にし、生体高分子ベースの薬物/遺伝子送達担体をもたらします。さらに、ILは、化学修飾デンプンを高効率で置換度（DS）で合成し、熱可塑性デンプン、複合フィルム、固体高分子電解質、ナノ粒子、薬物担体などのさまざまなデンプンベースの材料の開発を可能にします。

核燃料の再処理
IL 1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリドは、使用済み核燃料およびその他の供給源からのウランおよびその他の金属の回収について調査されています。プロトン化されたベタインビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドは、酸化ウランの溶媒として研究されてきました。イオン液体、N-ブチル-N-メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドおよびN-メチル-N-プロピルピペリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドは、それぞれユーロピウムおよびウラン金属の電着について調査されています。

太陽熱エネルギー
ILは、太陽熱エネルギーシステムにおける潜在的な熱伝達および貯蔵媒体です。放物面トラフやソーラーパワータワーなどの集光型太陽熱設備は、太陽エネルギーをレシーバーに集中させます。レシーバーは、約600°C（1，112°F）の温度を生成する可能性がこの熱は、蒸気または他のサイクルで電気を生成することができます。曇りの時期の緩衝や一晩の発電を可能にするために、中間流体を加熱することによってエネルギーを蓄えることができます。硝酸塩は1980年代初頭から選択された媒体ですが、220°C（428°F）で凍結するため、凝固を防ぐために加熱する必要が[ BFなどのイオン液体4]より好ましい液相温度範囲（-75〜459°C）を備えているため、優れた液体蓄熱媒体および熱伝達流体になる可能性が

廃棄物のリサイクル
ILは、合成品、プラスチック、および金属のリサイクルを支援することができます。それらは、プラスチック廃棄物の流れの中のポリマーを分離するなど、類似の化合物を互いに分離するために必要な特異性を提供します。これは、現在のアプローチよりも低い温度の抽出プロセスを使用して達成されており、プラスチックの焼却や埋め立て地への投棄を回避するのに役立つ可能性が

バッテリー
ILは、金属空気電池の電解質として水を置き換えることができます。ILは、蒸気圧が低いため魅力的です。さらに、ILには最大6ボルトの電位窓があり（水は1.23）、よりエネルギー密度の高い金属をサポートします。キログラムあたり900から1600ワット時のエネルギー密度が可能であるように思われます。

分散剤
ILは、塗料の分散剤として機能し、仕上げ、外観、乾燥特性を向上させることができます。 ILは、IOLITECでナノマテリアルを分散させるために使用されます。

炭素回収
炭素回収におけるイオン性液体
二酸化炭素COを回収するためにILとアミンが調査されました 2天然ガスの浄化。

トライボロジー
一部のイオン液体は、基本的なトライボロジー試験で摩擦と摩耗を低減することが示されており、その極性により、摩擦トロニック用途の潤滑剤候補になります。現在、イオン液体のコストが比較的高いため、ニートな潤滑剤としての使用が妨げられていますが、0.5 wt％の低濃度でイオン液体を添加すると、従来の基油の潤滑性能が大幅に変わる可能性がしたがって、現在の研究の焦点は、潤滑油への添加剤としてイオン液体を使用することにあり、多くの場合、広く使用されている生態学的に有害な潤滑剤添加剤を置き換える動機がしかし、イオン液体の主張されている生態学的利点は繰り返し疑問視されており、ライフサイクルの観点からはまだ実証され

安全性
イオン液体の揮発性が低いため、環境への放出と汚染の主要な経路が効果的に排除されます。
イオン液体の水生毒性は、現在の多くの溶媒と同じかそれ以上に深刻です。
超音波は、過酸化水素と酢酸を含むイミダゾリウムベースのイオン液体の溶液を比較的無害な化合物に分解する可能性が
蒸気圧が低いにもかかわらず、多くのイオン液体は可燃性です。

も参照してください
イオン液体シミュレーション用のMDynaMixソフトウェア
頻繁に遭遇するイオン液体用の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（BMIM-PF 6 ）
トリオクチルメチルアンモニウムビス（トリフルオロメチル-スルホニル）イミド
不斉合成でキラルイオン液体を使用するためのAza-Baylis–Hillman反応。
炭素回収におけるイオン性液体
車のバッテリーにイオン液体を使用するNanoFlowcell
Ioliomics、または液体中のイオンの研究

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外部リンク
イオン液体生物学的影響データベース、イオン液体の毒物学および生態毒性学に関する無料データベース
イオン液体の対応状態”