天然产物化学中离子液体的应用分析
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作者:刘海青 黎春红
摘 要：离子液体具有较多的优势，比如热稳定性、溶解性以及可设计性等，在提取天然产物方面体现了较为显著的提取效果，具有较好的应用效果。本文主要分析了离子液体在天然产物化学中的应用，对离子液体种类以及特点进行深入分析，最后着重分析在天然产物化学中的应用。
关键词：天然产物化学;离子液体;种类
离子液体主要由无机阳离子与有机阴离子构成，对环境温度要求相对较高，在室温中以液态离子化合物为主。离子液体挥发性相对较低，并且在此基础上不易燃烧等，是一种新型的绿色环保溶剂。此外，离子液体有较多物化性质，比如密度、熔点以及酸碱性等，能够对阴阳离子进行有效的改变，以此达到调整的目的。离子液体技术在较多领域有深入的研究，比如应用在有机合成、电化学以及提取分离等。天然产物的化学组成相对较为复杂，在进行萃取分离的过程中效率相对较低、能耗高等，所以需要对萃取分离技术实施较好的改进，以此确保在天然产物化中有较好的应用。
1 离子液体的种类
离子液体从阳离子构成角度进行分析，能够将其分为季鏻盐类、咪唑类以及吡啶类等;从阴离子角度进行分析，能够将其分为四氟硼酸盐、卤素类以及六氟磷酸盐等;从离子液体溶解性角度进行分析，能够将其分为亲水性离子液体;从酸碱性角度进行分析，主要分为中性离子液体、Lewis酸性以及Bronted酸性等，其中Lewis酸性离子主要指能够给出电子对的离子液体;Bronted酸性离子液体主要是指能够给出质子的例子液体[1]。
2 离子液体的特点
例子液体是一种新型溶液，在应用期间具有较多特点，主要表现在以下几个方面：（1）离子液体蒸汽压力相对较小，挥发性不高，在应用期间能够进行循环使用，这在较大程度上能够确保有机化合物避免对环境产生污染。（2）液态范围相对比较广，具有较高的化学稳定性与热稳定性。（3）离子液体电导率相对比较高，其中电化学窗口大，能够作为较多物质电化学研究的电解液。（4）离子液体中的分子有设计性，能够根据实际需求针对性设计出不同的离子液体。（5）无机物质与有机物质均能够表现出较好的溶解能力，并且在此基础上还具有催化剂以及溶剂功能，可作为佳偶的哦幻雪反应溶剂[2]。
3 离子液体的制备
（1）直接合成法。亲核试剂叔胺与卤代烃出现亲核加成，在此时间还可以利用叔胺自身碱性与酸性进行有效的中和，以此获得离子液体。在此反应的过程中，亲核反应能够生成与季铵盐卤化型较为相似的离子液体，并且在此基础上也是合成非卤化型离子液体的前体。此种方法在应用的过程中，具有较大的优势，比如操作简单、没有副产物以及该产品提纯较为简单等。
（2）两步合成法。在使用直接合成法的过程中，能够形成季铵离子，其中有一定含量的阳离子，再经过不同反应，比如复分解反应。络合反应以及离子交换等，能够将卤素离子使用Lewis酸或者含有所需阴离子的碱金属盐置换，以此对离子液体进行有效的制备[3]。此外，两步合成方法的关键主要是彻底进行复分解反应，以此提升目标产物收率，以此为产物的分离纯化奠定良好的基础。
4 離子液体在天然产物提取分离中的应用
（1）离子液体萃取机制。离子液体萃取机制主要表现在以下几个方面：①离子液体能够对一些有机物中的基团产生不同作用，比如静电作用、氢键作用以及色散作用等，以此实现萃取。②离子液体还具有一定的疏水性，以此能够对一些有机物具有较好的溶解能力。离子液体自身的疏水性一般情况下会受到阴离子与阳离子种类的影响，并且在疏水性增强的过程中，亲油性有机物分配系数也随之增加。
（2）离子液体微波辅助萃取分离。离子液体辅助萃取特点一般情况下是溶剂用量小、快速高效以及能耗低等，在此过程中离子液体会对微波能产生较大的有力影响，具有较高的吸收效果。所以，需要把离子液体作为微波萃取溶剂，能够全面提升萃取效率以及速度，这在较大程度上能够体现出离子液体与微波辅助萃取进行有效的结合，具有较为独特的优势[4]。
（3）超声强化萃取分离。超声波具有较高的空化作用，能够使超声在提取的过程中对于相同传质而言，速度相对较快，并且在此基础上提取温度低的优势，而且离子液体不易挥发、结构可设计特点。所以，离子液体的超声辅助萃取能够对一些不稳定中药资源性化学成分的提取有较好的强化。
（4）离子液体双水相萃取分离。离子液体双水相体系主要是通过向亲水无机盐溶液加入亲水性离子液体而形成的。此外，离子液体双水相体系应用温度较为广泛，并且在此基础上酸度范围内比较广，同时黏度较低。离子液体双水相萃取的过程中，界面较为清晰，同时在萃取期间不发生乳化现象以及环境友好等。
5 离子液体在天然产物领域的应用存在的问题
首先，离子液体基础研究相对较为缺乏。在对离子液体萃取分离机理、化合物作用规律以及色谱分析等方面对保留机理的研究不明确，并且在此基础上液体种类较多，同时较多研究主要集中在不同离子液体，使应用期间受到不同程度的限制。其次，系统设计方法以及筛选较为缺乏。在对离子液体进行研究的过程中，主要是根据经验进行确定，这是行不通的。未来应当对离子液体物化性质实施深入探究，同时对作用机制与结构特点进行全面掌握，以此对离子液体种类实施全面拓宽，以此合成新型离子液体。最后，离子液体生产成本高。未来需要采取有效措施提高离子液体产量，同时对纯化工艺流程实施优化，以此使生产成本全面降低，并且在此基础上能够在离子液体使用期间与固定化技术进行有效的结合，以此减少离子液体的流失。
6 技术改进
（1）固定化离子液体。由于离子液体自身具有疏水性特点，能够直接萃取中药与天然产物化学成分，但是不能与水接触，极易导致少量离子液体在水中溶解的过程中受到不同程度的损失。此外，固定化离子液体一般情况下是通过一些方法把离子液体填充到多孔无机形成的液体膜，比如包埋法、物理吸附以及化学键合等方法，并且在此基础还可将离子液体填充到有机载体空隙形成的液体膜中。在对离子液体进行固定化的过程中，能够有效解决离子液体提取物中的毒性以及残留物，能够在较大程度上对一些领域中应用安全性有效提高[5]。除此之外，还能够将离子液体的流失有不同程度的减少，在较多方面体现出了较大的优势，比如提取物分离、溶剂污染以及回收重复利用等。 （2）聚离子液体。由于离子液体价格相对比较高，其黏度也较高，这在较大程度上增加了回收难度，并且在此基础上需要分离产物中残留的例子液体相对较为困难，这就需要在通过有机溶剂实施反萃。此外，在对负载离子液体进行操作的过程中，极易出现流失的情况，在萃取之后应当进行重新负载，在此过程中离子液体具有不同程度的生物毒性，这在较大程度上极易导致离子液体开发与利用出现不同挑战。
7 离子液体在色谱分析天然产物中的应用
（1）在气相色谱方便的应用。离子液体的优势在于溶解能力好、不易挥发，在气相色谱中可成为独特固定相。板离子液体涂抹到熔融毛细管表面，将其看作是气相色谱的固定相，在分离的过程中对肉桂、茴香以及肉豆蔻中精油成分进行深入分析。通过分析结果表明属性改变后的离子液体GC色谱柱具有不同性质，比如非极性与分离极性，并且在此基础上选择2个阳离子的双磺酰基亚氨酸酯，将其作为混恶化固定相，在对化合物分离期间，其效果与单独使用聚硅氧烷相比效果更好，由此能够看出，混合固定相之间发挥着协同作用。
（2）在高效液相色谱中的应用。高效液相色谱在色谱柱中，一些碱性样品会与弱酸性的样品相结合，能够使色谱峰拖尾、展宽。将咪咪阳离子当作质子给予体与柱子内壁的硅羟基产生一定作用，能够使以上的不良影响有效抑制。对于疏水性离子而言，其液体能够将疏水性溶剂有效取代，会使流动相表面张力有一定降低，在此过程中可使洗脱机强度增强，以此对分离实施改善。离子液体在HPLC中能够作为流动相添加剂。离子液体烷基链与色谱柱的硅羟基化学键合固定相，在固载化的过程中会与溶质产生静电与离子交换等作用，能够在一些化合物中使用，比如无机离子、分离有机以及碱基、酚类等。在对咪咪离子液体修饰固定相进行制备的过程中，主要是对不同生物的分离进行深入分析。此外，在柱上键合咪唑离子液体之后，对果糖与木糖的保留行为进行了观察，通过观察结果发现，与传统氨基柱相比具有较好的分离效果。
（3）在毛细管电泳中的应用。离子液体自身具有一定的电导率，可以将其当作毛细管电泳电解质添加剂，在带毛细管表面中形成带电薄膜，两者之间存在良好的相互作用，能够时毛细管有较好的迁移效果，在此基础上会使有更强的分离效果。此外，离子液体在毛细管微乳电动色谱中有较好的应用，两者的分离效果明显，并且离子液体为油相的微乳体系对样品有一定的保护作用，能够确保样品的完好无损。
8 结语
离子液体是一种新型绿色溶剂，在应用的过程中有较大的优势，在天然产物领域中有较好的应用效果，比如在提取分离方面与微波辅助萃取、超声萃取等进行有效的结合，不但能够使提取时间有不同程度的减少，而且还可得到较好的萃取效率。从色谱分析角度进行分析，离子液体可作为电解质添加剂、流动相添加剂等，与传统色谱方法相比具有较大的优势，比如操作简单、循环使用等。
参考文献：
[1]冯靖，彭效明，李翠清，等.离子液体在提取天然产物活性物质中的应用[J].应用化工，2019（04）：211-215.
[2]汤晨洋，彭效明，李翠清，等.离子液体在天然产物提取中的应用进展[J].中医药导报，2019（011）：67-71.
[3]曹娜.离子液体及其在电分析化学中的应用研究[J].化工管理，2018（025）：204.
[4]尚泽仁，胡卫国，汤伟伟，等.离子液体在药物晶体工程中的应用[J].化工进展，2019（05）：330-342.
[5]張秋月.离子液体及其在后处理中的应用研究[J].科学与信息化，2019（019）：198.
课题：海南省重点研发项目 忧遁草酵素保健及抗炎产品开发的中试研究（S100007043008）
作者简介：刘海青（1971—），女，汉族，海南海口人，硕士，高级实验师，研究方向：天然产物化学。
*通讯作者：黎春红（1969—），女，汉族，湖南资兴人，硕士，高级实验师，研究方向：海洋资源开发利用及天然产物活性研究。
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