Физическая химия

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
55
2012. Вып. 1
Физическая химия
УДК 4.057+536.6+541.136+543.42(57)+544.275(537)+547.233.4(867)+661.77
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Представлен обзор существующей патентной и научно-технической информации об различных аспектах получения и использования ионных жидкостей, даны общие сведения об исследовании их свойств. Проанализированы основные тенденции развития новых ионных жидкостей. Рассмотрены результаты исследований авторами
перспективных ионных жидкостей на основе производных морфолина, оксирановых соединений в ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет».
Ключевые слова: ионная жидкость, четвертичная аммониевая соль, дичетвертичная аммониевая соль, полиионен, морфолин, ионная проводимость.
Внедрение в производство достижений науки и техники, появление новых технологий, энергетических источников связано с большими энергетическими затратами и загрязнением окружающей
среды. Ионные жидкости частично могут решить эти проблемы.
Ионные жидкости – это огромный класс соединений, число которых лимитировано определенными составляющими ионами. Ионные жидкости известны еще с 1914 г., когда русский ученый
П. Вальден получил первую ионную жидкость с температурой плавления 120С. Первая же публикация вышла в 1888 г., в которой сообщалось о получении этаноламмоний нитрата с температурой
плавления 52–550С. С 1940 по 1980 гг. были синтезированы самые разные ионные жидкости. С 1990
г. быстрыми темпами интерес к ним стал возрастать. Сейчас в литературе описано около 500 ионных
жидкостей [1-3].
Ионные жидкости – низкотемпературные расплавы органических солей, состоящие из объемных органических катионов и неорганических или органических анионов [4].
Синтез и особенности реакций получения ионных жидкостей. Cуществуют три основных
метода синтеза ионных жидкостей [1]:
1) реакция обмена между солью серебра, содержащей необходимый анион В–, и галогенпроизводным с необходимым катионом А+:
Ag+B– + A+Hal–  A+B– + AgHal;
2) реакция кватернизации N-алкилгалогенпроизводного с галогенидами металла:
N+–AlkHal– + MHaln  =N+–AlkMHal–n+1;
3) реакции ионного обмена на ионообменных смолах или глинах.
Особый интерес представляют методики синтеза, в которых не применяются галогенсодержащие соединения, в частности хлориды. Это объясняется тем, что хлориды ухудшают свойства ионных жидкостей в электрохимических процессах и в каталитических реакциях [3].
Синтез ионных жидкостей включает в себя стадию формирования катиона и обмена аниона. Природа аниона влияет на следующие свойства ионных жидкостей: температуру плавления, термическую и
электрохимическую стабильность, вязкость. Полярность, гидрофильность и гидрофобность ионных
жидкостей можно оптимизировать путем соответствующего выбора пары катион/анион. Варьируя природой катиона и аниона, можем синтезировать ионные жидкости с заданными свойствами [5].
Характерные свойства ионных жидкостей. Большой интерес ионные жидкости вызывают
благодаря своим свойствам:
– физическим;
– физико-химическим;
– электрохимическим;
– пластифицирующим и т.д.
56
2012. Вып. 1
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
ФИЗИКА. ХИМИЯ
Ионные жидкости в твердом состоянии являются порошками или воскоподобными субстанциями белого или желтого цвета. В жидком же состоянии – бесцветные или с желтым оттенком, обусловленным небольшим количеством примесей.
К специфическим свойствам ионных жидкостей относятся:
– очень широкий интервал жидкого состояния (>3000С) и низкая температура плавления
(Тпл<1000С) [5];
– практическое отсутствие давления насыщенных паров;
– высокая полярность [4];
– хорошая растворяющая способность по отношению к разнообразным органическим, неорганическим, металлоорганическим соединениям и полимерам природного и синтетического происхождения;
– нелетучесть, возможность многократного использования;
– негорючесть, невзрывоопасность, нетоксичность [5].
Кислотные свойства ионных жидкостей [6]. Кислотные свойства ионных жидкостей определяются двумя факторами: природой аниона и мольным соотношением органической и неорганической солей [7]. Ионные жидкости, содержащие галогениды, обладают льюисовской кислотностью.
Такие ионные жидкости, кроме органического катиона, содержат анионы Al2Cl7– и AlCl4–. Ионные
жидкости называются основными, если они содержат органический катион и анионы Cl– и AlCl4– (доля галогенида металла в ней не меньше 0,5). Кислотность ионных жидкостей может возникать и в
результате образования HCl при частичном гидролизе галогенидметаллатного аниона. Во многих
случаях ионные жидкости могут проявлять и бренстедовскую кислотность [8]. Протонная кислотность может быть связана с наличием протона на кватернизованном атоме азота или с протоном, содержащимся в анионе, например, HSO4–, H2PO4–. Для некоторых ионных жидкостей характерна кислотность по Бренстеду или Льюису, а также суперкислотные свойства. Ионные жидкости являются
суперкислотными, если они – расплавы на основе хлорид аммония [9].
Растворимость и смешиваемость ионных жидкостей с разными соединениями. Растворимость
различных веществ в ионных жидкостях зависит от природы и диэлектрической проницаемости, а
также от полярности ионной жидкости. Хлористый метилен и хлороформ с диэлектрической проницаемостью 8–10 легко смешиваются с ионными жидкостями. Алканы и циклоалканы не смешиваются
с ионными жидкостями. Чем длиннее углеводородная цепочка заместителя у атома азота в органическом фрагменте ионной жидкости, тем легче в них растворяются олефины и ароматические углеводороды. Однако большинство используемых органических растворителей не смешиваются с ионными жидкостями [6]. Хорошо смешиваются с водой галогениды, сульфаты, нитраты, трифторацетаты,
тетрафторбораты, трифлаты и др. [4]. В работе [10] установлено, что растворимость газообразных
углеводородов в фторфосфатных ионных жидкостях изменяется согласно закону Генри, водород, СО
и азот не растворяются в этих растворителях.
Плотность и вязкость [6]. Большинство ионных жидкостей характеризуются высокой плотностью (1,1–1,3 г/см3) и обладают относительно высокой вязкостью (более 30–40 сП). Высокая плотность и вязкость объясняются в литературе образованием некоторой упорядоченной структуры (домены, цепочки, ионные пары, квазимолекулярные упаковки, ассоциаты). Плотность ионных жидкостей увеличивается при введении в структуру брома вместо хлора или фтора. Динамическая вязкость
определяется природой катиона и аниона. Необходимо отметить, что вязкость ионной жидкости обратно пропорциональна ее кислотности.
Температура плавления [6]. Зависимость температуры плавления от длины радикала в ионных
жидкостях, содержащих в качестве катиона производные имидазолия или пиридиния, имеет четкий
минимум для радикалов С3–С5. Уменьшение длины радикала ведет к увеличению ионности структуры, что повышает температуру плавления. Температуры плавления систем с радикалами С3–С5 лежат
в диапазоне –100С до +100С. Низкая симметрия, слабые межмолекулярные взаимодействия, увеличение размера аниона приводят к снижению температуры плавления. Установлено, что примеси хлорид
ионов в ионной жидкости способствуют повышению температуры плавления за счет образования водородных связей.
Стабильность и температура разложения ионных жидкостей [6]. В зависимости от природы
катиона ионные жидкости обладают различной термической стабильностью. Разложение ионных
жидкостей происходит при воздействии на них других веществ. Так, ионная жидкость 1-этил-3-
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
57
2012. Вып. 1
метилимидазолий выдерживает нагревание до 400–5000С. А пиридиниевые и имидазолиевые ионные
жидкости можно использовать в температурном интервале от 0 до 2000С.
Электрохимические свойства ионных жидкостей [4; 11]. Одной из наиболее важных характеристик ионных жидкостей является ширина электрохимического «окна». Электрохимическое «окно»
– область электрохимической инертности электролита. Согласно работам [12-14] электрохимические
«окна» ионных жидкостей определяются потенциалами восстановления катиона и окисления аниона.
Нейтральные жидкости обладают самыми широкими электрохимическими «окнами», но их довольно
сложно получить, поскольку трудно выдержать соотношение компонентов (50:50) [15]. На свойства
ионных жидкостей в значительной степени влияет их структура. Так, в работах [16; 17] показано
влияние составляющих ионов на ширину электрохимического «окна», в [17-23] – влияние катиона на
ионную проводимость. На электропроводность ионных жидкостей также влияют вязкость, размер
иона, степень диссоциации [13; 14].
Необходимо отметить, что на свойства ионных жидкостей влияет также их чистота. Согласно [24]
в ходе синтеза ионной жидкости примеси галогенид иона и вода могут оставаться в конечном продукте.
В работе [25] изучено влияние содержания воды в ионных жидкостях на ширину электрохимического
«окна». Наличие примесей существенно ограничивает диапазон предельных потенциалов [12]. Установлено [12] влияние примесей воды на вязкость ионных жидкостей. В работах [12; 26] показано, что
присутствие хлорид ионов повышает, а наличие воды снижает вязкость ионной жидкости.
Ионная проводимость ионных жидкостей имеет большое значение для электрохимических исследований [15]. Электропроводность ионных жидкостей оказывается значительно ниже, чем электропроводность концентрированных водных растворов. В работе [12] это связывают со снижением количества возможных носителей заряда из-за образования ионных пар или агрегатов и снижения подвижности больших ионов. Это подтверждается относительно высокими значениями электропроводности
для диалкилимидазольных ионных жидкостей с малым анионом (HF2–). Температурная зависимость
электропроводности ионных жидкостей подчиняется уравнению Аррениуса при температурах выше
комнатной. Однако у жидкостей, обладающих способностью образовывать «стекло» (суперохлажденные жидкости) при температурах, близких к Tg, наблюдается значительное отклонение от аррениусовской зависимости. Температурная зависимость проводимости ионных жидкостей объясняется комплексом ближних и дальних взаимодействий, на которые сильно влияет природа катиона и аниона, однако
современное состояние исследований (как экспериментальных, так и теоретических) не позволяет однозначно предсказать такую температурную зависимость проводимости данной ионной жидкости. Для
больших органических ионов соблюдается правило Вальдена-Писаржевского [27]:
i 
zi  e2  NA
    ri
,
где λi – предельная подвижность (электропроводность) иона; zi – заряд иона; e – элементарный заряд;
NА – число Авогадро; π – постоянная, π = 3,14; η – вязкость жидкости; r – радиус иона.
Молярная (эквивалентная) электропроводность может быть рассчитана из соотношения:
k M
,

     ,

где k – удельная электропроводность; М – молярная (эквивалентная) масса; ρ – плотность ионной
жидкости.
Из приведенных уравнений следует, что такие физические свойства, как вязкость и плотность,
размер иона и степень диссоциации, оказывают влияние на электропроводность, однако достаточно
трудно установить однозначные корреляции между отдельными параметрами и электропроводностью. Имеется обратная зависимость между электропроводностью и вязкостью в широком температурном интервале [28]. В обзорах [12; 29] приведена зависимость ионной проводимости от различных
факторов.
Пластифицирующие свойства ионных жидкостей [4]. Данное свойство обеспечивает получение композиционных материалов с улучшенными физическими и механическими характеристиками
[30]. Известно, что некоторые ионные жидкости на основе катионов диалкилимидазолия проявляют
пластифицирующие свойства по отношению к полиметилметакрилату [31]. По физическим характе-
58
2012. Вып. 1
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
ФИЗИКА. ХИМИЯ
ристикам полимеры, пластифицированные ионными жидкостями, сопоставимы с полимерами, пластифицированными традиционными пластификаторами, но являются более термически стабильными.
Пластифицирующие свойства по отношению к поливинилхлориду и полиметилметакрилату установлены для ионной жидкости на основе четвертичного фосфония (C12H25(C2H5)(C6H5)2PTf2N [12].
Применение ионных жидкостей в различных областях. Благодаря своим уникальным свойствам ионные жидкости зарекомендовали себя как системы, перспективные в различных областях
применения.
1. В рефрактометрии.
2. В электрохимических сенсорах:
а) потенциометрические сенсоры;
б) вольтамперометрические биосенсоры;
в) газовые сенсоры.
3. В катализе и органическом синтезе:
а) как каталитические среды;
б) как растворители.
4. При синтезе полимеров путем:
а) полимеризации;
б) поликонденсации.
5. В электрохимии:
а) топливные элементы, химические источники тока, батареи;
б) электроокисление и электровосстановление органических и неорганических соединений;
в) электроосаждение, очистка и полирование металлов.
Ионные жидкости в рефрактометрии. Автором [32] рассмотрены перспективы использования
ионных жидкостей в качестве иммерсионных сред для определения показателей преломления в рефрактометрическом анализе и поверочных схемах. Проведен сравнительный анализ достоинств и недостатков ионных жидкостей и классических иммерсионных сред.
Ионные жидкости за счет ряда преимуществ, обусловленных их свойствами, способны заменить традиционные иммерсионные среды в различных областях оптических измерений [33; 34]. Преимуществом ионных жидкостей является коэффициент преломления 1,8–2,5 [35]. Необходимо отметить, что существует ряд проблем, препятствующих реальному внедрению ионных жидкостей в
практику рефрактометрических измерений. К ним относятся недостаточная изученность физикохимических параметров ионных жидкостей, которые относятся к рефрактометрии, а также их высокая стоимость.
Ионные жидкости в электрохимических сенсорах. Известно [4] успешное применение ионных
жидкостей в электрохимических методах анализа и создании сенсоров:
– в качестве органических электролитов, в том числе и для изучения электрохимических процессов, реализовать которые в обычных растворителях затруднительно;
– при разработке композиционных материалов, которые могут использоваться в электрохимических сенсорах (токопроводящие полимеры, полупроницаемые мембраны, проводящие гели и т.п.);
– для модифицирования электродов самими ионными жидкостями или материалами на их основе.
В настоящее время показано создание электрохимических сенсоров с использованием гелей на
основе ионной жидкости и нанотрубок.
Свойства ионных жидкостей открывают широкие возможности их применения в качестве компонент мембран ионоселективных электродов (потенциометрических сенсоров). В работах [36; 37]
показано, что одним из определяющих факторов при создании потенциометрического сенсора на основе ионной жидкости является ее малая растворимость в воде. Преимущества ионоселективных
электродов на основе ионных жидкостей: высокая стабильность, воспроизводимость потенциала в
широком интервале рH [38]. Ограниченное использование ионных жидкостей обусловлено их недостаточной липофильностью.
Авторами [4] показано несколько направлений использования ионных жидкостей в вольтамперометрии:
– в качестве растворителей для проведения электрохимических превращений в широком интервале потенциалов;
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
59
2012. Вып. 1
– для модифицирования поверхности электродов и внедрения композиционных полимерных и
углеродных материалов на основе ионных жидкостей в практику создания вольтамперометрических
сенсоров для анализа водных растворов.
Ионные жидкости способны сохранять и увеличивать биологическую активность ферментов,
что обуславливает использование ионных жидкостей для создания биосенсора [39]. Вольтамперометрический биосенсор используется для селективного и чувствительного определения допамина в моче
в присутствии мочевой и аскорбиновой кислот при измерении в дифференциальном импульсном режиме с использованием фосфатного буферного раствора [40].
В работе [41] были исследованы ионные жидкости в качестве токопроводящих органических
сред для проведения электрохимических превращений растворенных газов. Ряд работ посвящены
применению ионных жидкостей в электрохимических сенсорах, чувствительных к газам в атмосфере
и газовом потоке [42-47].
Ионные жидкости в катализе и органическом синтезе. В обзоре [6] проанализированы наиболее значимые перспективные ионные жидкости как каталитические среды в катализе и органическом
синтезе: алкилирование и ацетилирование; олигомеризация и димеризация олефинов; реакции образования С–С-связей; карбонилирование и гидроформилирование; гидрирование; метатезис; галогенирование; окисление органических соединений; изомеризация ксилолов, биокатализ, изомеризация
парафинов и алкилароматических углеводородов.
Ионные жидкости при синтезе полимеров. Авторами обзора [5] представлен анализ данных,
связанных с применением ионных растворителей в синтезе высокомолекулярных соединений, дана
оценка влияния ионной природы растворителя на процессы формирования и свойства полимеров. В
области полимерного синтеза с применением ионных жидкостей можно выделить:
1) полимеризацию в ионных средах путем радикальной полимеризации, полимеризации с раскрытием цикла, сополимеризации, электрохимической полимеризации;
2) поликонденсацию в ионных растворителях, полиимидов, полинафтоиленбензимидазолов,
полиамидов;
3) регенерацию ионных растворителей и их повторное применение в органическом синтезе.
Согласно работам [48; 49] при равных условиях степень полимеризации полимеров, синтезированных в ионных жидкостях, на порядок выше, чем в среде молекулярного органического растворителя. Исследована кинетика радикальной полимеризации в ионных жидкостях при 25–60 0С [50; 51].
Установлена зависимость между механизмом полимеризации и растворяющей способностью ионных
жидкостей по отношению к катализатору [52; 53]. Ионные жидкости применяются в качестве электролитов в электрохимической полимеризации [54]. Электрохимический синтез высококачественных,
оптически прозрачных и электропроводящих полимерных пленок описан в работе [55].
Ионные жидкости в органическом синтезе стабилизируют органические катионы и проявляют
каталитическую активность в реакциях электрофильного замещения [56; 57], обеспечивают высокую
скорость и селективность в реакциях нуклеофильного замещения [58; 59]. Синтез в ионных жидкостях позволяет получить полимеры с количественным выходом и высокой молекулярной массой.
Ионные жидкости в электрохимии. Ионные жидкости применяют в качестве компонент электролитов для разных электрохимических приборов нового типа (в литиевых батареях, конденсаторах,
солнечных батареях). Показана возможность применения ионных жидкостей в качестве активных
компонент мембран. Мембраны являются главными компонентами топливных элементов, которые
могут работать в жёстких условиях. Новые протонпроводящие ионообменные мембраны создаются
на основе полимерных электролитов, что улучшает свойства мембран.
В работе [11] показано значительное преимущество использования ионных жидкостей в электрохимических процессах по сравнению с традиционными электролитами. Обзор [55] посвящен изложению результатов исследовательских и инженерно-технических работ в области топливных элементов (главным образом, по мембранным и метанольным системам), полученных в последнем десятилетии прошлого и в самом начале текущего столетия. Основное внимание уделено электрокаталитическим аспектам. Разработана технология изготовления разных видов топливных элементов с
удовлетворительными характеристиками, и сейчас идет процесс технического и экономического их
приспособления к разным конкретным областям их применения. К водорастворимым топливным
элементам относятся: щелочные, среднетемпературные фосфорнокислые, высокотемпературные карбонатно-расплавные, высокотемпературные твердооксидные, мембранные, метанольные.
60
2012. Вып. 1
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
ФИЗИКА. ХИМИЯ
Ионные жидкости в качестве электролитов в химических источниках тока имеют ряд преимуществ по сравнению с водными электролитами [61; 62]. Ионные жидкости как апротонные растворители интересны при создании химических источников тока с литиевыми анодами [63-66].
Перспективно применение ионных жидкостей в качестве неводных полимерных растворов для
электрохимических и электрокаталитических реакций: электроокисление, электровосстановление.
Многие органические субстраты лучше растворяются в ионных жидкостях, чем в воде. Исследованы
процессы электровосстановления в ионной жидкости СО2 [67], электроокисление ароматических углеводородов [61], электрохимическое фторирование [62].
Достаточно легко происходит осаждение металла из ионных жидкостей, содержащих этот же
металл в составе катиона [68-71]. В ряде случаев для получения металлического покрытия используют растворенные в ионных жидкостях галогениды металлов [72; 73]. Изучено электроосаждение германия на грань монокристалла золота [74].
Проблемы в науке и их решение путем применения «зеленой химии». Одной из наиболее
важных на сегоднешний день является проблема очистки окружающей среды от вредных выбросов
преимущественно химических производств. Для решения этой проблемы широко используют «зеленую химию» [1], основными положениями которой являются:
– максимально полное использование исходных материалов в процессе синтеза;
– минимальное использование вспомогательных веществ (растворителей, экстрагентов и т.д.);
– использование возобновляемого сырья;
– применение методов с менее токсичными веществами;
– исключение вспомогательных стадий (защита функциональных групп, введение заместителей
и т.д.);
– применение каталитических систем;
– аналитические методы контроля в реальном режиме времени для предотвращения образования вредных веществ;
– минимизация энергетических расходов;
– правильный выбор агрегатного состояния веществ для исключения утечки, взрывов, пожаров;
– эффективная замена утилизации, очистки предотвращением выбросов и побочных продуктов.
За счет низкой летучести ионные жидкости не наносят особого вреда окружающей среде и здоровью человека, что обуславливает их широкое использование в «зеленой химии».
Новые ионные жидкости. С 1980-х гг. известны следующие ионные жидкости: пиридиниевые,
имидазолиевые, полиалкиламмониевые. К новым ионным жидкостям относятся гуанидиниевые, пиперидиниевые, пирролиевые, пирролидиниевые, морфолиновые, холиниевые, пиперазиниевые, тиазолиевые и др. [1]. В обзоре [2] приведен анализ развития методов синтеза ионных жидкостей на основе четвертичных аммониевых солей и их применение как компонент жидких и полимерных электролитов для различных электрохимических устройств. Особое внимание уделяется количественному
анализу ионных жидкостей в зависимости от природы их катионной и анионной части. Далее рассмотрим некоторые новые ионные жидкости и их свойства.
Исследования [75] показали, что четвертичные аммониевые соли на основе ароматических, гетероциклических соединений (рис. 1) электрохимически недостаточно устойчивы для органических
электролитов для применения при напряжении более 2,5–2,8 В.
Рис. 1. Четвертичные аммониевые соли на основе ароматических, гетероциклических соединений: І –
алкилированые производные пиридазина, II – пиримидина, III – пиразина, IV – гексогидротриазина
В патенте [76] показано, что новые электролиты, содержащие электрохимически и химически
устойчивые двухзаряженые катионы, обеспечивают более высокую емкость и рабочее напряжение
для двойного электрического слоя.
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
61
ФИЗИКА. ХИМИЯ
2012. Вып. 1
Ионная проводимость ионных жидкостей на основе 1-этил-3-метилимидазолий катиона аминокислоты (рис. 2) составляет в диапазоне 10–4–10–9 См/см при 250С.
Рис. 2. Структура ионных жидкостей амминокислоты
Японскими учеными [77] предложена цвиттер-ионная жидкость как ионная жидкость [78; 79]
с низкой ионной проводимостью (рис. 3).
Рис. 3. Структура цвиттер-ионной жидкости
Ряд ионных жидкостей, содержащих катионы тетраалкиламмония, показывают высокую катодную устойчивость (рис. 4). Авторы [80; 81] впервые синтезировали йодиды этих катионов.
PTMA
CTMA
Рис. 4. Ониевые катионы
ATMA
Фирмой Merck KGaA (Германия) были получены ионные жидкости с трис(перфторалкил)трифторфосфат-анионом (FAP-анионом) (рис. 5), которые являются гидрофобными, электроустойчивыми и соединениями с низкой вязкостью [3].
Рис. 5. Ионная жидкость с FAP-анионом
Также фирмой Merck KGaA [82; 83] синтезированы ионные жидкости на основе трифлатов
(рис. 6). Алкилтрифлаты – сильные алкилирующие агенты. Ионные жидкости на основе таких соединений не содержат галогенидов и имеют высокую термо- и электрохимическую стабильность.
Рис. 6. Ионная жидкость на основе трифлатов
В работе [84] описано получение ионной жидкости с тетрацианоборатным анионом (рис. 7) путем смешения водного раствора K[B(CN)4] с водным раствором гидрофильной соли (хлорида, бромида, сульфата, трифлорацетата, трифталата и др.). Такие ионные жидкости имеют низкую вязкость.
62
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
2012. Вып. 1
ФИЗИКА. ХИМИЯ
Рис. 7. Ионная жидкость с тетрацианоборатным анионом
Авторами [85] приведен синтез новых ионных жидкостей на основе бис(перфторалкил)фосфинатов (рис. 8) с высокой электрохимической стабильностью.
Рис. 8. Ионная жидкость на основе бис(перфторалкил)фосфинатов
В настоящее время ведутся разработки новых ионных жидкостей, работоспособных в диапазоне
температур -6565 ºС. Особое внимание уделяется безопасности этих веществ и возможности использования их при синтезе полимерных материалов с высокой ионной проводимостью.
Перспективными являются ионные жидкости на основе четвертичных аммониевых солей –
производные морфолина, поскольку их относительно легко синтезировать, они безопасны, имеют
низкий молекулярный вес, что приводит к низкой вязкости и высокой ионной проводимости.
Перспективные ионные жидкости на основе производных морфолина, оксирановых соединений. Учеными государственного высшего учебного заведения «Украинский государственный химико-технологический университет» (ГВУЗ УГХТУ) синтезированы полимерные четвертичные аммониевые соли и их мономерные аналоги на основе производных морфолина [86-90], оксирановых
соединений [91-96], которые являются ионными жидкостями янтарного цвета, растворимыми в воде,
ацетоне, этаноле, диметилформамиде, ацетонитриле и др.
Химическая структура и строение синтезированых соединений подтверждены ИКспектроскопией и элементным анализом [89; 90; 93; 94; 97; 98].
Синтезированы ионные жидкости на основе призводных морфолина, оксирановых соединений
с разной катионной и анионной частью.
В зависимости от анионной части различают ионные жидкости на основе производных морфолина, оксирановых соединений с ионами: Cl–, Br–, I–, BF4–, H2PO4– и HSO4–.
В зависимости от катионной части различают ионные жидкости на основе:
– четвертичных аммониевых солей – производных морфолина [98-102];
– дичетвертичных аммониевых солей – производных морфолина [103-105];
– полимерных четвертичных аммониевых солей – производных морфолина [106; 107];
– полиионенов на основе оксирановых соединений [108; 109].
Общие структурные формулы новых синтезированных ионных жидкостей на основе производных морфолина, оксирановых соединений представлены на рис. 9.
Cl
Х
N
R'
O
Cl
N R''
O
CH3
Cl
N CH2
n
CH3
IV
R
CH2
CH3
Cl
N CH2
R
V
CH2
CH3
n
І
ІІ
ІІІ
ІV
Рис. 9. Ионные жидкости на основе производных морфолина (І–ІІІ), оксирановых соединений (ІV):
І – четвертичные аммониевые соли; ІІ – дичетвертичные аммониевые соли; ІІІ – полимерные четвертичные аммониевые соли; ІV – полиионены
Как показано в работе [110], ионные жидкости на основе производных морфолина являются
термостабильными соединениями. Изучение термических превращений структуры четвертичных аммониевых солей на основе морфолина свидетельствует о термической стабильности до 125–2830С.
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
63
2012. Вып. 1
Показано, что механизм термоокислительной деструкции этих соединений сложный, многоступенчатый и протекает в результате окислительных процессов с образованием стабильного массового остатка в диапазоне от 3400С до 5000С. Устойчивость к термоокислительной деструкции ионной жидкости на основе производных морфолина зависит от природы радикалов катионной части и анионов.
В работе [98] описан синтез ионных жидкостей на основе четвертичных аммониевых солей –
производных морфолина с анионом хлора и брома. Установлено, что синтезированные соединения
термостабильны до 180–3700С, а ионная проводимость при комнатной температуре составляет 10–3–
10–4 Смсм–1. Выявлено, что для ионных жидкостей на основе четвертичных аммониевых солей –
производных морфолина с анионом хлора и брома – характерен только один температурный переход
стеклования в диапазоне температур от –1090С до –800С.
Согласно работе [102] на ионную проводимость ионных жидкостей на основе четвертичных
аммониевых солей – производных морфолина с анионом хлора и брома – влияют различные факторы.
Так, в диапазоне температур 15–500С ионная проводимость составляет 10–2–10–4 Смcм–1. Показано,
что температурная зависимость ионной проводимости исследуемых ионных жидкостей соответствует
уравнению Аррениуса. Выявлено влияние симметричности катионной части, наличия функциональных групп в радикале катиона, типа анионной части четвертичных аммониевых солей на основе морфолина на их ионную проводимость.
В работе [101] проведен направленный синтез ионных жидкостей на основе четвертичных аммониевых солей – производных морфолина с анионом І–, BF4–. Установлено, что ионная проводимость новых низкотемпературных ионных жидкостей на основе четвертичных аммониевых солей –
производных морфолина с анионом І–, BF4– при комнатной температуре составляет 10–3–10–6 Смcм–1.
Авторами [103] описан синтез новых ионных жидкостей на основе дичетвертичных аммониевых солей – производных морфолина с анионом хлора, брома, иода. Ионная проводимость этих ионных жидкостей при комнатной температуре равна 10–2–10–3 Смcм–1. Установлена зависимость ионной проводимости дичетвертичных аммониевых солей – производных морфолина от строения их катиона и аниона.
В работе [104] синтезирован ряд дичетвертичных аммониевых солей на основе морфолина и
ортофосфорной кислоты. Установлено, что новые ионные жидкости темически стабильны до 175–
2500С. Ионная проводимость синтезированных ионных жидкостей на основе дичетвертичных аммониевых солей – производных морфолина с анионом H2PO4– при комнатной температуре составляет
10-2–10-3 См-1∙см-1. Выявлена температурная зависимость ионной проводимости дичетвертичных аммониевых солей на основе морфолина и ортофосфорной кислоты.
Установлено [106], что ионная проводимость новых ионных жидкостей на основе полимерных
четвертичных аммониевых солей – производных морфолина составляет 10–3–10–4 Смcм-1. Показано
влияние симметричности, наличия функциональных групп в радикале, длины цепи макромолекулы
катионной части ионных жидкостей на основе полимерных четвертичных аммониевых солей – производных морфолина на их ионную проводимость.
Показано [108], что ионная проводимость ионных жидкостей на основе полиионенов – производных оксирановых соединений составляет 10–2–10–3 Смcм-1. Выявлена зависимость ионной проводимости ионных жидкостей на основе полиионенов – производных оксирановых соединений от
строения их катионной части. Показана прямолинейная концентрационная зависимость эквивалентной проводимости водных растворов полиионенов на основе оксирановых соединений. Установлено,
что ионные жидкости на основе полиионенов – производных оксирановых термически стабильны до
83–200 ºС.
Все синтезированные ионные жидкости на основе производных морфолина, оксирановых соединений можно использовать в качестве:
– компонент жидких и полимерных электролитов для электрохимических устройств [99; 100;
102; 104-108; 111];
– компонент солнечных батарей [112];
– компонент для мембран топливных элементов на основе полиэлектролитных комплексов [104,
106, 113, 114];
– чувствительных элементов для рефрактометрического анализа [106];
– компонент источников тока [106; 108];
– растворителей;
– каталитических сред.
64
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
2012. Вып. 1
ФИЗИКА. ХИМИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Кустов Л.М. Ионные жидкости – прорыв в новое измерение? // Химия и жизнь. 2007. №11. С. 36-41.
Chervakov О.V., Burmistr, O.S. Sverdlikovs'ka, V.H. Shapka Ionic liquids for promising ion-conducting polymer
materials of electrochemical devices // Полімерний журнал. 2008. Т. 30, №1. С.5-13.
Игнатьев Н.В., Вельц-Бирман У., Вильнер Х. Новые перспективные ионные жидкости // Рос. хим. журн.
(Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т. ХLVIII, №6. С.36-39.
Шведене Н.В., Чернышев Д.В., Плетнев И.В. Ионные жидкости в электрохимических сенсорах // Рос. хим.
журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. LII, №2. С. 80-91.
Выгодский Я.С., Лозинская Е.И., Шаплов А.С. Синтез полимеров в ионных жидкостях // Рос. хим. журн.
(Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т. ХLVIII, №6. С. 40-50.
Кустов Л.М., Васина Т.В., Ксенофонтов В.А. Ионные жидкости как каталитические среды // Рос. хим.
журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т. ХLVIII, №6. С. 13-35.
Bonhote P., Dias A.-P. Hydrophobic, highly conductive ambient-temperature molten salts // Inorg. Chem. 1996.
Vol. 35. P. 1168.
Smith G.P., Dworkin A.S., Pagni R.M., Zingg S.P. Broensted superacidity of hydrochloric acid in a liquid chloroaluminate. Aluminum chloride – 1-ethyl-3-methyl-1H-imidazolium chloride (55.O m/o AlCl3) // J. Am. Chem.
Soc. 1989. Vol. 111. P. 525.
Smith G.P., Dworkin A.S. Quantitative study of the acidity of HC1 in a molten chloroaluminate system as a
function of HC1 pressure and melt composition // Ibid. 1989. Vol. 111. P. 5075.
Campbell J.L.E., Johnson K.E. Ionic liquids in synthesis // J. Am. Chem. Soc. 1995. Vol. 117. P. 7791.
Fuller J., Breda A.C., Carlin R.T. Ionic liquid–polymer gel electrolytes from hydrophilic and hydrophobic ionic
liquids // J. Electroanalytical Chemistry. 1998. Vol. 459. P. 29-34.
Anthony J.L., Maginn E.L., Brenneke J.F. Solubilities and Thermodynamic Properties of Gases in the Ionic Liquid
1-n-Butyl-3-methylimidazolium Hexafluorophosphate // J. Phys. Chem. B. 2002. Vol. 106. P. 7315.
Wasserscheid P., Welton T. Ionic liquids in synthesis // Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA. 2002. P. 103-126.
Hagіwara R., Ito Y. Room temperature ionic liquids of alkylimidazolium cations and fluoroanions // J. Fluorine
Chemistry. 2000. Vol. 105. P. 221-227.
Лебедева О.К., Культин Д.Ю., Кустов Л.М., Дунаев С.Ф. Ионные жидкости в электрохимических процессах
// Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т. ХLVIII, №6. С. 59-72.
Wilkes J.S., Levisky J.A., Wilson R.A. Dialkylimidazolium Chloraliminate Melts: A new Class of Room-Temperature Ionic Liquids for Electrochemistry, Spectroscopy and Synthesis // Inorg. Chem. 1982. Vol. 21. P. 1263-1264.
Ito Y., Nohira T. Non-conventional electrolytes for electrochemical applications // Electrochim. acta. 2000. Vol. 45.
P. 3611-3622.
Every H., Bishop A.G., Forsyth M., MacFarlane D.R. Ion diffusion in molten salt mixtures // Electrochim. acta.
2000. Vol. 45. P. 1279-1284.
Ito K., Nishina N., Ohno H. Enhanced ion conduction in imidazolium-type molten salts // Ibid. 2000. Vol. 45.
P. 1295-1298.
MacFarlane D.R., Sun J., Golding J., Meakin J., Forsyth M. High conductivity molten salts based on the imide ion
// Ibid. 2000. Vol. 45. P. 1271-1278.
Sun J., MacFarlane D.R., Forsyth M. A new family of ionic liquids based on the 1-alkyl-2-methyl pyrrolinium
cation // Ibid. 2003. Vol. 48. P. 1707.
Sun J., Forsyth M., MacFarlane D.R. Room-Temperature Molten Salts Based on the Quaternary Ammonium Ion //
J. Phys. Chem. B. 1998. Vol. 102. P. 8858-8864.
Yoshizawa M., Hirao M., Ito-Akita K., Ohno H. Ion conduction in zwitterionic-type molten salts and their
polymers // J. Mater. Chemistry. 2001. Vol. 4. P. 1057-1062.
Seddon K.R., Stark A., Torres M.J. Influence of chloride, water, and organic solvents on the physical properties of
ionic liquids // Pure Appl. Chem. 2000. Vol. 72. P. 2275.
Schröder U., Wadhawan J.D., Compton R.G. et. al. Room temperature ionic liquids // New J. Chem. 2000. Vol. 24.
P. 1009-1015.
Evans R.G., Klymenko O.V., Hardacre C., Seddon K.R., Compton R.G.. Oxidation of N,N,N’,N’-tetraalkyl-paraphenylenediamines
in
a
series
of
room
temperature
ionic
liquids
incorporating
the
bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion // J. Electroanal. Chem. 2003. Vol. 556. P. 179-188.
Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии М.: Высш. шк., 1978. С. 69.
Noda A., Susan Md.A.B.H., Kudo K. et al. Perspective ionic liquids // J. Phys. Chem. B. 2003. Vol. 107. P. 4024-4033.
Hagiwara R., Ito Y. Room temperature ionic liquids of alkylimidazolium cations and fluoroanions // J. Fluorine
Chemistry. 2000. Vol. 105. P. 221-227.
Асланов Л.А., Захаров М.А., Абрамычева Н.Л. Ионные жидкости в ряду растворителей. М.: Изд-во Моск.
ун-та, 2005. С. 77-88.
Freemantle M. Designer liquids in polymer systems // Chemical & Engineering News. 2004. P. 26-29.
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
65
2012. Вып. 1
32. Доценко В.В. Ионные жидкости: новые перспективы для рефрактометрического анализа // Український
метрологічний журнал. 2008. №3. С. 53-57.
33. Endres F., Zein El Abedin S. Air and water stable ionic liquids in physical chemistry // Physical Chemistry &
Chemical Physics. 2006. №8. Р. 2101-2116.
34. Gonzalez E.J., Alonso L., Domynguez A. Physical Properties of Binary Mixtures of the Ionic Liquids 1-Methyl-3octylimidazolium Chloride with Methanol, Ethanol, and 1-Propanol at T=(298.15, 313.15, and 328.15) K and
P=0.1 MPa // Journal of Chemistry & Engineering Data. 2006. Vol. 51, №4. P. 1446-1452.
35. Workshop on Ionic Liquids: Properties of Ionic Liquids and their application in Chemical Engineering.
IACT/IUPAC International Conference on Chemical Thermodynamics, Rostock, Germany; Jul, 27-Aug, 2 2002.
36. Shvedene N.V., Chernyshov D.V., Khrenova M.G., Formanovsky A.A., Baulin V.E., Pletnev I.V. Ionic liquids in
synthesis // Electroanalysis. 2006. Vol. 18, №13-14. Pp. 1416-1421.
37. Чернышёв Д.В., Хренова М.Г., Плетнёв И.В., Баулин В.Е., Шведене Н.В. Новые перспективные ионные
жидкости // Вестн. Моск. ун-та. Сер.2. Химия. 2007. T. 48, №1. C. 56-59.
38. Safavi A., Maleki N., Honarasa F., Tajabadi F., Sedaghatpour F. Ionic Liquids Modify the Performance of Carbon
Based Potentiometric Sensors // Electroanalysis. 2007. Vol. 19, №5. P. 582-586.
39. Liu Y., Shi L., Wang M., Li Z., Liu H., Li J. A novel room temperature ionic liquid sol-gel matrix for
amperometric biosensor application // Green Chem. 2005. №7. P. 655-658.
40. Zhao Y., Gao Y. et al. Electrochemistry in Room Temperature Ionic Liquids // Talanta. 2005. Vol. 66. P. 51-57.
41. Silvester D.S., Compton R.G.Z. Electrochemistry in Room Temperature Ionic Liquids: A Review and Some Possible Applications // Phys. Chem., Bd. 220, №10-11. P. 1247-1274.
42. Hoyano W.R., Ohsaka T. Ionic liquid // Chem. Lett. 2004. Vol. 33, pt. 1. P. 6-7.
43. Wang R., Okajima T., Kitamura F., Ohsaka T. A novel amperometric 02 gas sensor based on supported roomtemperature ionic liquid porous polyethylene membrane-coated electrodes // Electroanalysis. 2004. Vol. 16, №1-2.
P. 66-72.
44. Wang R., Hoyano O.S., Okajima T., Kitamura F., Ohsaka T. 02 gas sensor using supported hydrophobic roomtemperature ionic liquid membrane-coated electrode // Chemical Sensors. 2004. Vol. 20 (Suppl. A). P. 151-153.
45. Cai Q., Xian Y.Z., Li H., Zhang Y.M., Tang J., Jin L.T. Studies on a sulfur dioxide electrochemical sensor with
ionic liquid as electrolyte // HuadongmShifan Daxue Xuebao, Ziran Kexueban. 2001. №3. P. 57-60.
46. Lee Y.G., Chou T.C. Ionic liquid ethanol sensor // Biosens. Bioelectron. 2004. Vol. 20, №1. P. 33-40.
47. Seyama M., Iwasaki Y., Tate A., Sugimoto I. Room-Temperature Ionic-Liquid-Incorporated Plasma-Deposited Thin
Films for Discriminative Alcohol-Vapor Sensing // Chemistry of Materials. 2006. Vol. 18, №11. P. 2656-2662.
48. Zhang H., Hong K., Mays J.W. Room-Temperature Ionic-Liquid // Polymer Preprints. 2001. Vol. 42, №2. Р. 583.
49. Hong K., Zhang H., Mays J.W. et al. Ionic liquid // Chem. Commun. 2002. №13. P. 1368-1369.
50. Harrisson S., Mackenzie S.R., Haddleton D.M. Room temperature ionic liquids // Chem. Commun. 2002. №23.
P. 2850-2851.
51. Harrisson S., Mackenzie S.R., Haddleton D.M. A novel of Ionic liquid // Macromolecules. 2003. Vol. 36, №14.
P. 5072-5075.
52. Ma H.Y., Wan X.H., Chen X.F., Zhou Q.F. Reverse atom transfer radical polymerization of methyl methacrylate in
imidazolium ionic liquids // Polymer. 2003. Vol. 44. P. 5311-5316.
53. Ma H.Y., Wan X.H., Chen X.F., Zhou Q.F. Ionic liquids // J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2003. Vol. 41, №1.
P. 143-151.
54. Freemantle M. Eyes on ionic liquids // Chem. Eng. News. 2000. Vol. 78, №20. P. 37.
55. Lu W., Fadeev A.G., Qi B., Mattes B.R. Room temperature ionic liquid //Synthesis Metals. 2003. Vol. 135-136,
№20. P. 139-140.
56. Adams C.J., Earle M.J., Roberts G., Seddon K.R. A novel room temperature ionic liquids // Chem. Commun. 1998.
№9. P. 2097-2098.
57. Boon J.A., Levisky J.A., Pflug J.L., Wilkes J.S. Friedel-Crafts reactions in ambient-temperature molten salts //
J. Org. Chem. 1986. Vol. 51, №4. P. 480-483.
58. Earle M.J., McCormac P.B., Seddon K.R. Ionic liquids // Chem. Commun. 1998. №20. P. 2245-2248.
59. Bardi M., Brunet J.-J. Electrochemistry in Room Temperature Ionic Liquids // Tetrahedron Lett. 1992. Vol. 33.
P. 4435-4438.
60. Багодский В.С., Осетрова Н.В., Скундин А.М. Химические источники тока // Электрохимия. 2003. Т. 39,
№9. С. 1027-1045.
61. Howlett P.C., MacFarlane D.R., Hollenkamp A.F. Ionic liquids // J. Power Sources. 2003. Vol. 114. P. 277-284.
62. Blomgren G.E. Ibid. Room temperature ionic liquids // J. Power Sources. 2003. Vol. 119-121. P. 326-329.
63. Fung Y.S., Zhou R.Q. Electrochemistry in Room Temperature Ionic Liquids // J. Power Sources. 1999. Vol. 81-82.
P. 891-895.
64. JP Patent. Fung Y.S. etc. Electrochemical sensor with ionic liquid as electrolyte. 1999. №11 297, 355.
65. Pendawlar Sh.L. Ionic liquids / Pendawlar Sh.L., Denton F.R. // PCT Int. Appl. WO 96 38,872. 1996.
66
2012. Вып. 1
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
ФИЗИКА. ХИМИЯ
66. US Patent №5585999. Endo et al. Electric capacitor using nonaqueous electrolyte containing quaternary
ammonium salt. 1999.
67. Yang H., Gu Y., Deng Y., Shi F. Room temperature ionic liquid // Ibid. 2002. P. 274-275.
68. De Long H.C., Trulove P.C. Ionic liquid sensor // Proc. ElectroChem. Soc. 1996. Vol. 96, №7. P. 284-289.
69. Koura N., Tanabe N., Seiki S. A new Class of Room-Temperature Ionic Liquids // Proc. ElectroChem. Soc. 1996.
Vol. 96, №7. P. 492-499.
70. Mitchel J.A., Pitner W.R., Hussey C.L., Stafford G.R. Room Temperature Ionic Liquid // Ibid. 1996. Vol. 96, №7.
P. 36-52.
71. Ali M.R., Nishikata A., Tsuru T. Ionic Liquids // Ibid. 1997. Vol. 42, №12. P. 2347-2354.
72. Fuller J., Carlin R.T. Properties of Ionic Liquids and their application // Ibid. 1996. Vol. 96, №7. P. 372-380.
73. Endres F., Freyland W., Gilbert B. Ion conduction of polymers // Ber. Bunzen-Ges. 1997. Bd. 101, №7. S. 1075-1077.
74. Endres F., Abedin S.Z.E. Room Temperature Ionic-Liquid // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. Vol.4. P.1640-1648.
75. JP Patents Nos.4-233210; 4-2333211 (1992); Endo et al. Electric double-layer capacitor using nonaqueous electrolyte containing quaternary ammonium salt derived from pyridazine, pyrimidine, or pyrazine // Japanese Patent Application N90-408584.
76. US Patent 6,491,841 (2002). Electrolytes for electrochemical double layer capacitors / Maletin etc.
77. Narita A., Shibayama W., Ohno H. Effect of structure on the thermal stability and ionic conductivity of zwitterionic
liquids // Proceeding of 2004 Joint International Meeting, Honolulu, Hawaii, October 3-8, 2004. Abstr. 2444.
78. Noda A., Watanabe M. Electrochemical properties of room temperature molten salts with tetrafluoroborate anion //
196th Meeting of The Electrochemical Society, Honolulu, Hawaii October 17-22, 1999. Abstr. 2258.
79. Yoshizawa M., Hirao M., Ito-Akita K., Ohno H. Ion conduction in zwitterionic-type molten salts and their
polymers // J. Mater Chem. 2001. №11. P. 1057.
80. Egashira M., Okada S., Yamaki J.-I., Dri D.A., Bonadies F., Scrosati B. Functionalized tetraalkylammonium ionic
liquid electrolytes for use in lithium batteries // Proceeding of 203rd Meeting of the Electrochemical Society, Paris,
France April 27-May 2, 2003. Abstr. 97.
81. Egashira M., Okada S., J.-I. Yamaki, Dri D.A., Bonadies F., Scrosati B. Ionic liquid // Journal of Power Sources.
2004. Vol. 138 (1-2). P. 240-244.
82. Ignatyev N., Schmidt M., Heider U., Sartori P., Kucheryna A. Electrolytes for electrochemical double layer capacitors. WO 02/098844, Merck Patent GmbH, Darmstard, Germany.
83. Schmidt M., Ignatyev N., Heider U., Sartori P., Kucheryna A. Room Temperature Ionic Liquid. WO 03/053918,
Merck Patent GmbH, Darmstard, Germany.
84. Welz-Biermann U., Ignatyev N., Berhardt E., Finze M., Willner H. Ionic liquid sensor. WO 2001/072089 Al,
Merck Patent GmbH, Darmstard, Germany.
85. Ignatyev N., Welz–Biermann U., Bissky G., Willner H. Electrochemical properties of room temperature molten
salts. PCT/EP 04/003459, Merck Patent GmbH, Darmstard, Germany.
86. Свердліковська О.С. Полімерні четвертинні амонієві солі на основі алкілароматичних та аліфатичних дигалогенидів і морфоліну: дис. … канд. хім. наук. Дніпропетровськ, 2007. 177 с.
87. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Синтез и исследование свойств четвертичных аммониевых солей на основе морфолина // Вопр. химии и химической технологии. 2006. №5. C. 148-153.
88. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Синтез и исследование поличетвертичных аммониевых
оснований // Вопр. химии и химической технологии. 2008. №2. C. 63-68.
89. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. О взаимодействии морфолина с алифатическими и алкилароматическими дигалогенпроизводными // Вопр. химии и химической технологии. 2008. №4. C. 44-50.
90. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Синтез четвертичных аммониевых солей – производных
морфолина // Вопр. химии и химической технологии. 2009. №2. C. 60-64.
91. Бурмистр О.М., Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Полимерные четвертичные аммониевые
соли на основе оксирановых соединений // Тези доповіді ІV Міжнародної науково-технічної конференції
студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія та сучасні технології», 22-24 квітня 2009, м. Дніпропетровськ. С.124.
92. Burmistr O., Sverdlikovs’ka О., Burmistr M., Shapka V. Synthesis and properties of polyionene based on aliphatic,
alkylaromatic diamines and oxyranes compounds // 6th International Students Scientific Conference “Trans-MechArt-Chem”, Radom, Poland, May 11-14, 2009. P. 167-171.
93. Бурмістр О.М., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Синтез мономерів на основі оксиранових
сполук і поліоненів на їх основі // Вопр. химии и химической технологии. 2009. №3. C. 37-43.
94. Бурмістр О.М., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Дослідження віскозиметричних властивостей полііоненів на основі оксиранових сполук // Вопр. химии и химической технологии. 2009. №6. C. 43-48.
95. Бурмистр О.М., Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Полиионены на основе оксирановых
соединений. Синтез, свойства и их применение // Тез. докл. VІІ Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «TPANS-MECH-ART-CHEM», 18-19 мая 2010, Москва, Россия.
C. 47-48.
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ФИЗИКА. ХИМИЯ
67
2012. Вып. 1
96. Burmistr O., Sverdlikovs’ka О., Burmistr M., Shapka V. Polyionenes based on oxirane compounds // Тези доповідей VІ Українсько-польська конференція “Полімери спеціального призначення”, 20-23 вересня 2010,
Дніпропетровськ, Україна. С. 35-36.
97. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Сравнительный анализ структурных превращений морфолина и его производных // Вопр. химии и химической технологии. 2009. №3. C. 59-62.
98. Свердликовська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Іонні рідини на основі четвертинних амонієвих солей –
похідних морфоліну // Вопр. химии и химической технологии. 2011. №2. C. 53-58.
99. Пат. 91296 України, МПКH01M6/16, H01M10/36, 01G9/022, C07D295/037, C07D295/088. Застосування
іонних рідин на основі четвертинних амонієвих солей – похідних морфоліну як компонентів рідких і полімерних електролітів для електрохімічних пристроїв / Свердліковська О.С., Шапка В.Х., Бурмістр М.В.
№а 2009 01549; Заявл. 23.02.2009; Опубл. 27.07.2009, Бюл. №14. 6 с.
100. Пат. 88432 України, МПКH01M6/16, H01M10/36, H01G9/022, C07D295/037, C07D295/088. Застосування
четвертинних амонієвих солей – похідних морфоліну як компонентів рідких і полімерних електролітів для
електрохімічних пристроїв / Свердліковська О.С., Шапка В.Х., Бурмістр М.В. №а 2009 01546; Заявл.
23.02.2009; Опубл. 27.07.2009, Бюл. №14. 6 с.
101. Натикач А.А., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В. Іонні рідини на основі четвертинних амонієвих солей –
похідних морфоліну // Тези доповіді V Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та
молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 20-22 квітня 2011, м. Дніпропетровськ. С. 233.
102. Свердликовська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Перспективні іонні рідини на основі похідних морфоліну
// Вопр. химии и химической технологии. 2011. №3. C. 35-38.
103. Свердликовська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Іонні рідини на основі дичетвертинних амонієвих солей –
похідних морфоліну // Вопр. химии и химической технологии. 2011. №5. C. 40-43.
104. Васильєва Н.В., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В. Четвертинні амонієві солі на основі морфоліну і ортофосфорної кислоти // Тези доповіді V Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів
та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 20–22 квітня 2011, м. Дніпропетровськ. С. 178.
105. Свердликовська О.С. Іонні рідини на основі дичетвертинних амонієвих солей – похідних морфоліну як
компоненти рідких і полімерних електролітів для електрохімічних пристроїв / Заявка на винахід відправлено 13.07.2011. Номер заявки а 2011 09917. Дата подання заявки 10.08.2011.
106. Феденко О.О., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В. Полііонени на основі морфоліну, оксиранових сполук
як компонент електрохімічних пристроїв нового типу // Тези доповіді V Міжнародної науково-технічної
конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 20-22 квітня 2011,
м. Дніпропетровськ. С.284.
107. Феденко О.О., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В. Полііонени на основі морфоліну як компоненти електрохімічних пристроїв // Тези доповіді VІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Розвиток наукових досліджень”2011», 28-30 листопада 2011, м. Полтава.
108. Бурмистр О.М., Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Полиионены на основе оксирановых
соединений в качестве компонент жидких и полимерных электролитов для электрохимических устройств //
Вестн. Удм. ун-та. Сер. Физика и химия. 2011. Вып. 1. C. 67-76.
109. Burmistr O., Sverdlikovs’ka O., Burmistr M., Shapka V. Ionics liquids based on diraveted of oxyrane compounds
// Тези доповіді VІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Розвиток наукових досліджень – 2011»,
28-30 листопада 2011, м. Полтава.
110. Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Шапка В.Х. Устойчивость к термоокислительной деструкции четвертичных аммониевых солей на основе морфолина // Вопр. химии и химической технологии. 2009. №5. C. 35-38.
111. Бурмістр О.М., Свердліковська О.С., Бурмістр М.В., Шапка В.Х. Застосування іонних рідин на основі полііоненів – похідних оксиранових сполук в якості компонент рідких і полімерних електролітів для електрохімічних пристрої. Заявка на винахід відправлено 21.07.2010. Номер заявки а 2010 10229. Дата подання
заявки 19.08.2010. Подтверждение на выдачу патента от 21.09.2011.
112. Колпакіді Ю.М., Свердликовська О.С., Бурмістр М.В. Іонні рідини на основі похідних морфоліну в якості
компонент сонячних батарей // Тези доповіді V Міжнародної науково-технічної конференції студентів,
аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 20–22 квітня 2011, м. Дніпропетровськ. С. 213.
113. Черваков О.В., Герасименко К.О., Свердликовская О.С., Бурмистр М.В., Кобельчук Ю.М. Пленочные полиэлектролитные комплексы на основе сшитых сульфокислотных полимеров и четвертичных аммониевых
производных морфолина // Полімерний журнал. 2010. Т. 32, №3. С. 251-258.
114. Chervakov O.V., Gerasymenko K.O., Sverdlikovs’ka O.S., Burmistr M.V., Kobelchyk Yu.M. Polyelectrolyte
complexes based on cross-linked sulfonated polymers / // Тези доповідей VІ Українсько-польська конференція
«Полімери спеціального призначення», 20–23 вересня 2010, Дніпропетровськ, Україна. С. 39.
Поступила в редакцию 15.01.12
68
М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко
2012. Вып. 1
ФИЗИКА. ХИМИЯ
M.V. Burmistr, О.S. Sverdlikovs’ka, O.M. Burmistr, O.A. Fedenko
Current state and basic tendencies of development of perspective ionic liquids
The article covers the review of the existing patent and scientific and technical information on various aspects of synthesis and use of ionic liquids as well as presents the general information on the research of their properties. The basic
tendencies of development of new ionic fluids are analysed. The results of researches of perspective ionic liquids on
the basis of morpholine derivatives, oxyrane compounds carried out in SHEE «Ukrainian State University of Chemical
Technology» by the authors of the present article are considered.
Keywords: ionic liquid, quaternary salt of ammonium, bisquaternary salts of ammonium, polyionene, morpholine, ionic
conductivity.
Бурмистр Михаил Васильевич, доктор химических
наук, професcор, ректор
E-mail: rector@dicht.dp.ua
Свердликовская Ольга Сергеевна,
кандидат химических наук, доцент
E-mail: osverdlikovska@rambler.ru
Бурмистр Ольга Михайловна, аспирантка
E-mail: Olylyna@rambler.ru
Феденко Оксана Александровна, студентка
Государственное высшее учебное заведение
«Украинский государственный
химико-технологический университет»
49005, Украина, г. Днепропетровск, пр. Гагарина, 8
Burmistr M.V., doctor of chemistry, professor, rector
E-mail: rector@dicht.dp.ua
Sverdlikovs’ka O.S.,
candidate of chemistry, associate professor
E-mail: osverdlikovska@rambler.ru
Burmistr O.M., post-graduate student
E-mail: Olylyna@rambler.ru
Fedenko O.A., student.
Ukrainian state university of chemical technology
49005, Ukraine, Dnepropetrovsk, Gagrina st., 8