今天的化学家们正在开发一种新的溶剂，称为离子液体。该液体无恶臭、无混杂、无污染、无毒性，并集多重用途功能于一身。它的研究和开发已成为今天有机化学领域的重大事件。

这类古怪的液体最终可以制成无数种产品，它们不仅可作为溶剂，而且可导致新的化学方法——制成新的材料和用于清洁环境的工具。因此它已受到工业界的青睐。有关离子液体的论文和专利的数量随年份呈指数增加。

这种能将工业革新与改善环境结合起来的新材料是什么呢？人所共知，水和有机溶剂如甲苯等除漆剂是由分子组成的液体。而离子液体是由正离子和负离子组成，正如食盐是由Na+和Cl-，而不是由分子组成一样。离子液体则在室温下为液体（事实上，在-100~200℃间都保持流动状态）。北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的化学家塞登（Kennech R. Seddon）说，理论上可能存在无数种离子液体。研究者可以从许多小的负离子如六氟合磷酸根离子（[[PF6]-）或四氟硼酸根离子（[BF4]-），和离子式量达几十万的正离子如1-乙基-3甲基咪唑铺离子或1-丁基-3甲基咪唑 离子，组成离子的液体。离子液体是“可设计的溶剂”，化学家可以根据需要任意选裁设计制成各种不同的离子液体。这些需要包括：在某反应中溶解某种特定物质或从溶剂萃取某特定分子。塞登的实验室已制成约130种离子液体。

英国石油公司的化学家摩兰（Morland）解释离子液体能在室温下保持液态，乃因离子间未能很好组合，缺乏有规则的结构所致。巨大的不对称正离子与较小的对称的负离子结合，就像把小章鱼胶合在蓝球上一样。相反，食盐中正离子和负离子的结合则如许多橘子装在箱子里，它们的大小、形状相称，包装紧密，因而能呈固态、水晶体结构。

与一般有机溶剂不同，离子液体很难挥发，所以实验室使用它安全方便并且很少造成空气污染问题。另外，化学家还发现他们可以很容易地从离子液体中萃取产物并回收催化剂，从而一次次地循环使用这些液体。

发生在有机溶剂中的反应是获得无数产品的标准方法。现在，这种反应很多已在离子液体中重现了。实验证明，在新液体中能成功完成包括大学有机化学中熟悉的反应，如氢化、硝化、卤化、Diels-Alder、Friedel-Crafts等。利用这些基本反应，可使初始化学成分变成药物、塑料、化妆品、燃料以及上千种别的材料。另外离子液体的粘度和水相近，甚至更小，所以在化学过程中使用离子液体操作处理甚为方便。一个化学家能在教科书上取任一有机化学反应在离子液体中完成。

最早出现的离子液体可能追溯到19世纪晚期。美国空气动力研究所化学家威尔克斯（Johns S. Wilke）指出，在文献中发现的“红油”（redoil），可能是最早出现的离子液体。1970年初，威尔克斯和其合作者为研究离子液体做了许多工作，当时他们必须解决发展导弹和空间探索所需要的特殊电池。这些电池需要熔化盐才能工作，但熔化所需温度足以损坏四周的材料，所以寻求低温离子液体的工作应运而生。直到1980年初，他们终于制成了一种离子液体的电解液。这个成果引起了塞登的注意，他访问了威尔克斯的实验室，他和合作者共同努力将离子液体的用途由电解液推广到有机反应的溶剂，开始试制多种离子液体，试验它们的性质并与旧有反应的试剂进行比较，最终在1999年建立了一个研究中心QUILL。亚拉巴马大学化学家罗杰斯（Robin D. Rogers）受塞登影响，在1998年帮助建立了绿色制造中心，该中心现已成为这一新的化学领域的另一堡垒。新近，科学界对离子液体兴趣更加升温，据罗杰斯报告：2001年4月美国化学会召开了规模空前的离子液体学术讨论会。10年前平均每年发表有关离子液体的论文约为10篇，而现在每周就有10篇，还没包括未报告的其他实验室工作。

离子液体虽可使化学过程变得更加干净，但是除非这种液体可使商家有利可图，否则不会受到经营者和股东们的欢迎。其实，按照摩兰看法，商业上的好处是很多的。其一是化合物以一定方式溶解在离子液体中，后期它使化学家很容易分离出产物。其次，离子液体可寄宿多种催化剂，比一般有机溶剂效率更高，且可再循环使用。因此某些反应当在离子液体中进行时，反应速度更快，产品比率更高。最后，离子液体对环境可以减少挥发性溶剂造成的污染。总之，离子液体可以使反应更有效，而且减轻环境污染，减少溶剂的消耗。

新近，亚拉巴马大学的化学家梅斯（Jimmyw. Mays）发现，离子液体在支持酶催化反应、制造新材料以及有效地导热方面都显示出优势。威尔克斯发现，一种离子液体可以溶解废轮胎的黑橡胶，而橡胶在一般有机溶剂中很难溶解。这样，许多聚合物就可望在离子液体中通过再循环而回收。梅斯应用离子液体制造商业上重要的聚合物如Styrofoam和Plaxiglass，比使用传统溶剂反应快10倍。而且这些聚合物的分子量特别高，可开发高质量的材料。比如他已制得嵌段共聚物（Block Copolymer），甚至可能制造统计聚合物。南亚拉巴马大学的化学家戴维斯（James H. Davis）正在进行咪唑镉盐的研究。他试图制造各种特殊离子液体，这一液体对特殊化学反应起着溶剂和催化剂的双重作用。有的可结合金属污染物如汞、镉、铀、镅，后两种金属存在于核废料中。他还发现使用离子液体可以除去气体中的CO2和H2S，对环境和航天事业具有很大意义。

虽然离子液体能对环境和工业生产带来利益，但它们在成为化学工业主要角色之前，仍存在着一些障碍，主要是离子液体的价格似乎偏高。但由于离子液体可以循环使用，当更多人使用离子液体时，其价格将会下降，再加许多研究者相信离子液体对人体健康很小或根本不造成危害，因此人们对离子液体的应用前景十分乐观。罗杰斯等推测未来的大学教科书将补充离子液体的内容，10年内每个大学生或工业化学家将普遍使用离子液体。

[Science New，2001年9月8日]