第1章　离子液体及生物分子萃取分离概述

1.1　离子液体

离子液体是在室温或室温附近呈液体状态的盐类物质，通常由有机阳离子和有机或无机阴离子组成。1914年科学家报道了第一个性质符合此定义的离子液体硝基乙胺（EtNH3NO3）[1]。后来Hurley等首次合成了室温下的离子液体溴代正丁基吡啶和氯化铝的混合物[2]，但是由于AlCl3类离子液体在水溶液中不能稳定存在，因此影响了它的进一步应用，这导致了离子液体的研究发展较缓慢。1992年Wilkes领导的研究小组首次合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体（EmimBF4），从此离子液体的研究得以迅猛发展，研究的热点也从最初的AlCl3类离子液体逐步转向耐水性离子液体[3]。近年来，室温离子液体的研究得到了世界各国科学家前所未有的关注。目前，合成出的离子液体已达数百种，其中功能化离子液体也越来越受到关注。离子液体的应用领域从最初的电化学研究，向环境友好的催化剂和绿色反应溶剂方向发展，并被广泛地应用于有机合成、萃取分离、电化学、先进功能材料等领域。

1.1.1　离子液体的种类及性质

离子液体通常由有机阳离子和有机或无机阴离子构成，有机阳离子主要是含氮、硫、磷的阳离子，包括烷基铵类、咪唑类和烷基吡啶类等，如图1-1所示。

具有不同阳离子结构的离子液体的性能差别很大，因此以不同结构的阳离子组合或设计具有不同侧链的有机阳离子，可得到性能各异的离子液体。组成离子液体的阴离子主要有Cl-、Br-、I-、、、、等。离子液体的种类理论上可达上亿种，选择不同结构的有机阳离子和有机或无机阴离子相结合，可以得到不同种类的离子液体[4]，但目前已经合成出来的离子液体还只有数百种。

离子液体的性质与构成离子液体的阴、阳离子的结构密切相关，具有不同结构的离子液体表现各不相同的熔点、密度、黏度、导电性、热稳定性。表1-1给出了一些常见离子液体（ILs）的熔点、密度、溶解度和电导率[5]。

表1-1一些常见离子液体的熔点、密度、溶解度和电导率

离子液体有机阳离子的大小和形状对离子液体的熔点影响很大，具有结构对称阳离子的离子液体熔点较高，阳离子分子尺寸越大离子液体的熔点越低，阳离子的烷基侧链越长熔点越低。当有机阳离子相同时，阴离子体积越大熔点越高，阴离子为卤素时的离子液体熔点较高，在室温下一般为固体。

离子液体的密度一般为1.1～1.6g/cm3，当离子液体的阴离子相同时，随着阳离子烷基侧链的增长，离子液体的密度降低。对于具有相同阳离子的离子液体，其密度随阴离子不同发生改变，含有较大、配合能力较弱的阴离子的离子液体密度相对较高。

离子液体的阴、阳离子的种类，结合方式等都对离子液体的黏度有很大影响。阳离子结构是影响离子液体黏度的一个主要因素，阳离子的烷基侧链增长或结构对称性增大均导致离子液体黏度增大，这主要是由于离子间的范德瓦耳斯力或氢键作用得到加强的结果。阴离子的结构对离子液体的黏度也有明显影响，阴离子对称性越高，相应的离子液体黏度也越大。

影响离子液体电导性的因素主要有黏度、液体密度、离子大小、离解度等。离子液体的氧化电位与阴离子有关，还原电位与阳离子有关。离子液体具有较宽的电化学窗口，大部分离子液体的电化学窗口一般为4V左右。

与常用的有机溶剂相比，室温离子液体具有如下特点：

（1）液体状态温度范围宽，从室温到300℃均具有良好的物理和化学稳定性；

（2）蒸汽压低，不挥发，不易燃、易爆，不易氧化，在300℃以下能稳定存在；

（3）具有较大的极性，黏度低，密度大；

（4）电化学稳定，有较宽的电化学窗口。

1.1.2　离子液体的合成

1.1.2.1　卤代盐离子液体

卤代盐离子液体是一类最常用的离子液体，阴离子一般为Cl-、Br-、I-。其合成方法主要是将咪唑或吡啶等杂环与卤代烷烃混合，加热回流。反应方程式如图1-2所示。

1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐（BmimCl）是一种典型的卤代盐离子液体，Suarez等[6]报道了1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐（BmimCl）的合成方法：将稍过量的1-氯代丁烷和1-甲基咪唑混合，80℃回流搅拌48h，得到淡黄色黏稠液体，用乙酸乙酯洗涤3次，70℃真空干燥12h即得离子液体BmimCl。该方法操作简单，产物收率可达95.3%以上，但杂质含量较高。

为得到纯度高的离子液体，可在合成前对反应原料进行适当处理，Zhao等[7]在合成离子液体前，将原料1-甲基咪唑和氯代正丁烷蒸馏并截取沸点范围的馏分，将截取的1-甲基咪唑与稍过量的氯代正丁烷放入高压釜中，充入高纯氮气至0.15MPa左右，加热至90℃，反应18h，然后降至室温得到1-正丁基-3-甲基咪唑氯代盐离子液体（BmimCl）。朴玲钰等[8]报道了BmimCl的合成方法：首先将氯代正丁烷经五氧化二磷干燥，以除去其中的水分，然后在氮气保护下，将氯代正丁烷与1-甲基咪唑混合，在80℃下加热回流24h。冷却静置分层后，在-30℃下冷冻12h。除去上层液体加入乙腈，在80℃下搅拌溶解并加入乙酸乙酯，然后，在-30℃冷冻12h，有白色固体析出，去除上层液体，将粗产物于80℃旋转蒸发10h，从而得到1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐（BmimCl）。用该方法合成的离子液体，反应时间短，杂质的洗脱彻底，合成的离子液体纯度高，可以满足电化学分析，但该方法操作过程较复杂，且产率较低。

溴代盐离子液体也是一种常见卤代盐离子液体。Elaiwi等[9]报道了一种溴代盐离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物（BmimBr）的合成方法：采用溴代正丁烷与1-甲基咪唑在Ar气保护下，90℃回流72h，加入适量的甲苯，得到1-丁基-3-甲基咪唑溴化物（BmimBr）离子液体。将其冷却，得到1-丁基-3-甲基咪唑溴化物晶体。利用乙腈—乙酸乙酯混合溶剂重结晶数次并旋转蒸发，得到纯度较高的1-丁基-3-甲基咪唑溴化物晶体。该合成方法操作简单，反应产物纯度高，但反应时间较长。刘靖平等[10]对该种烷基咪唑离子液体的合成方法进行了改进，以乙二醛、甲醛、25%的氨水和烷基铵为原料，以甲醇作为溶剂制备咪唑卤化物，反应时间只需要4h左右。

与氯代盐、溴代盐离子液体的合成方法比较，碘代盐离子液体的反应条件温和，在室温下即可进行。段海峰等[11]报道了一种碘代盐离子液体的合成方法，该方法采用四烷基脲与三氯氧磷反应制备的五烷基胍，与碘代甲烷反应，制备出碘代盐离子液体。该合成反应操作简单，产物的收率较高，而且五烷基胍与碘甲烷反应几乎是定量进行。

由于卤代盐离子液体合成方法简单，原料易得，反应条件温和，且一般为水溶性离子液体，在水中的溶解度很高，几乎可以与水以任何比例混溶，故得到了广泛应用。卤代盐离子液体也被用作合成其他离子液体的中间体。

1.1.2.2　含氟离子液体

除了水溶性卤代盐离子液体外，常见的离子液体还包括四氟硼（BF4）、六氟磷（PF6）型离子液体。这种离子液体的制备主要是通过阴离子交换法，采用BF4、PF6的盐或酸与卤代盐离子液体反应，从而得到BF4、PF6型离子液体。

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4）是一种常见的离子液体，朴玲钰等[8]报道了其详细合成方法，首先合成BmimCl离子液体，将稍过量的NaBF4与BmimCl溶解在丙酮中，室温搅拌12h。过滤除去反应生成的NaCl，旋转蒸发去除溶剂，得到淡黄色液体BmimBF4，收率为90.5%。该合成方法操作简单，而且通过旋转蒸发，制备的离子液体纯度较高。

1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BmimPF6）是一种疏水性离子液体，广泛地应用于萃取分离中。其合成方法是首先合成卤代离子液体，再与六氟磷酸或六氟磷酸盐反应，从而得到BmimPF6。Armstrong等[5]将1-甲基咪唑与稍过量的氯代正丁烷混合，水浴加热到75℃，搅拌回流72h，然后用乙酸乙酯洗涤3次，在真空干燥箱中80℃干燥24h，得到1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐（BmimCl），收率为80%。将BmimCl与一定量的水混合，并向其中滴加六氟磷酸，搅拌1h后，取出下层溶液用二次去离子水洗涤，直到洗涤水溶液的pH为6.5左右，将产物放在干燥箱中80℃干燥24h，得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BmimPF6）。

在合成六氟磷酸盐离子液体时，由于反应过程中产生大量的Cl-，为了得到高纯度的离子液体，一般采用大量去离子水进行洗涤，而BmimPF6在水中有一定的溶解性，因此，在洗涤过程中，会有一部分BmimPF6损失。Chun等[12]对洗涤步骤进行了改进，先将反应后的溶液与含有三乙基胺的水混合，分液后，将离子液体溶解到二氯甲烷中，再将二氯甲烷及离子液体中的部分水分分离出来。尽管上述操作比较麻烦，但合成的离子液体纯度明显提高。

1.1.2.3　功能化离子液体

功能化离子液体是指在阴、阳离子中引入一个或多个功能化的官能团或离子液体的阴阳离子本身具有特定的结构而赋予离子液体某种特殊功能或性质。

将金属卤化物MXn和有机卤化物混合，可得到一类酸碱性可调的离子液体，当MXn的摩尔分数足够大时，离子液体可呈Lewis酸性[13]。离子液体的酸碱性主要取决于阴离子的种类，将AlCl3、FeCl3、GaCl3等Lewis酸与有机盐（烷基铵、烷基吡啶、烷基咪唑等的卤化物）混合，可得到酸性离子液体。最具代表性的酸性离子液体是AlCl3类离子液体，氯铝酸离子液体的酸性基于Lewis酸（如AlCl3等）与有机阳离子的比例，可以在很大范围内调节，使其具有Lewis碱性、Lewis酸性甚至超强酸性。氯铝酸离子液体的酸碱性可以用平衡方程来描述。随着AlCl3摩尔分数的增加，阴离子种类由转化，其Lewis酸性也由碱性→中性→酸性→强酸性等逐步增强。以1，3-二烷基咪唑氯铝酸盐为例，当AlCl3摩尔分数n＜0.5时，离子液体呈碱性，此时阴离子以Cl-和为主；当n=0.5时，离子液体为中性，此时阴离子只有；当n＞0.5时，离子液体就表现出酸性，此时阴离子为和等；继续增加氯化铝摩尔分数，离子液体中就会出现，离子液体表现出超强酸性。这种离子液体可以催化由固体AlCl3催化的反应，而且由于离子液体呈液态，更有利于分离操作和循环使用。但是由于AlCl3对水很不稳定，这类离子液体存在着潜在的环境污染、回收利用等问题[13]。

最早的Bronsted酸性离子液体是1989年Smith等[14]在EmimCl/AlCl3体系中加入HCl气体而得到的。由于氯铝酸盐离子液体在空气中吸潮可逸出HCl气体，在酸性氯铝酸盐离子液体中溶入HCl，离子液体的酸性从弱Lewis酸转变为强Bronsted酸，体系表现出超强酸性。以作为阴离子也可得到增强酸性的离子液体，或者将常见的Bronsted酸与中性离子液体混合，可得到一系列酸性可调节的Bronsted酸性离子液体。与传统的超强酸相比，离子液体超强酸具有较好的操作安全性，离子液体超强酸除了可以用氯化铝外，也可以采用FeCl3、CuCl、ZnCl2、SnCl2等。Suarez等[6]报道了一种含有金属铁的离子液体BmimCl/FeCl3，其合成方法是将合成的BmimCl在高压釜中加热到95～120℃，从反应釜底部通入高纯氮气吹扫，将未反应的原料和水分带出，再将FeCl3在氮气保护下加热至400～500℃进行干燥，在氮气保护下将BmimCl和FeCl3充分混合，搅拌过夜，即得到BmimCl/FeCl3离子液体。

1.1.2.4　其他离子液体

Bicak等[15]报道了一种简单的2-羟基乙基铵甲酸盐离子液体的合成方法，向2-羟基乙醇中缓慢滴加等摩尔的甲酸，冰浴冷却，搅拌24h，即可得到黏稠、透明的2-羟基乙基铵甲酸盐离子液体。

如图1-3所示，赵三虎等[16]将等摩尔的吡啶和氯代正丁烷反应后，减压抽滤后得到白色针状晶体氯代丁基吡啶。再与等摩尔的NH4NO3固体混合，加入甲醇，在室温下搅拌48h，将反应混合物过滤，滤液旋转蒸发除去甲醇，通过真空干燥进一步除去痕量甲醇，得到无色黏稠状N-丁基吡啶硝酸盐离子液体。需要注意的是，在合成氯化丁基吡啶时，整个反应体系需无氧无水，且要求避光操作。

Bonhote等[17]报道了咪唑基离子液体的合成，如图1-4所示，以咪唑为原料首先合成1-烷基咪唑，再与卤代烷烃反应，生成二烷基咪唑基离子液体，再加入含有所需阴离子的盐，通过离子交换合成目标离子液体。当阴离子为（CF3SO2）2N-时具有疏水性，其水中饱和溶解度仅为2%，而阴离子为、CF3COO-时则是完全水溶性的。

Lall等[18]采用真空蒸发技术，以卤代离子液体为原料，合成了一种聚阳离子磷酸盐离子液体，其结构如图1-5所示。由于该离子液体的阴离子是-3价的磷酸根，因此，可与聚阳离子或多配体结合。合成的磷酸盐类离子液体有较好的水溶解性，但是，同时也可以吸收空气中的水分，因此，在保存过程中要尽量避免接触空气。

牟宗刚等[19]报道了1-（O,O-二乙基膦酰丙基）-3-丁基咪唑六氟磷酸盐（DPPBimPF6）离子液体的合成方法。将烷基咪唑与溴代烷烃及六氟磷酸胺等混合，得到DPPBimPF6离子液体。该离子液体具有较为优良的润滑性能，可以将其作为钢/铝摩擦副润滑剂，同传统离子液体相比，所合成的新型离子液体抗磨效果更好，这是因为新型离子液体在摩擦过程中同铝和铁发生摩擦化学作用，形成具有抗磨和承载能力的化学吸附和摩擦化学反应边界润滑膜，从而起到减摩抗磨作用。

1.1.3　离子液体的应用

1.1.3.1　有机合成

近年来，离子液体作为溶剂和新型催化材料用于有机合成反应开辟了全新的研究领域，在低聚反应、加氢反应、Friedel-Crafts反应、Heck反应、Diels-Alder反应、烷基化反应、异构化反应等许多重要有机化学反应中的研究取得了重要进展。

张伟等[20]在研究离子液体环境中环己酮肟的液相贝克曼重排反应时发现，当采用单一离子液体作为溶剂进行贝克曼重排反应时，溶液体系的取热效果较差，而采用离子液体与有机溶剂组成的两相体系更有利于对反应速率的控制和体系的取热。实验中采用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4）与甲苯组成的两相体系，以三氯化磷（PCl3）为催化剂，实现了由环己酮肟制备己内酰胺的液相贝克曼重排反应。通过对环己酮肟用量、PCl3用量、反应时间和反应温度的优化，最终的研究环己酮肟转化率达98.96%，生成己内酰胺的选择性达到87.30%。

陈治明等[21]在具有Lewis酸性的离子液体体系中进行了苯与烯烃及卤代烃的烷基化反应。以氯化1-甲基-3-乙基咪唑、氯化1-丁基吡啶、氯化1-甲基-3-丁基咪唑及盐酸三甲胺季铵盐分别与AlCl3原位合成法制备离子液体催化体系，研究表明，以上各种离子液体均有很高的催化活性，反应转化率在较短的时间内达到100%，与AlCl3相比，催化活性显著提高，生成烷基化产物不溶于离子液体，因而易于分离，催化剂可重复使用。孙学文等[22]也对采用离子液体BmimCl/FeCl3催化全氘代苯与乙烯的烷基化反应进行了相关的报道，并对催化反应机理进行了研究。

邓友全等[23]采用超强酸性氯化1-甲基-3-乙基咪唑/AlCl3离子液体替代环境污染的HF/SbF5或CF3SO3H/SbF5进行了催化烷烃的羰基化反应，发现2，2，4-三甲基戊烷可直接与CO反应，发生羰基化反应，产物为酮。邓友全等[24]又将离子液体应用于含氮化合物的羰基化反应，以硅酸四乙酯（TEOS）和钛酸四丁酯（TBOT）为硅、钛源的溶胶—凝胶法催化剂合成了钯—离子液体—钛硅复合氧化物催化剂，体系在用于含氮化合物羰基化反应时对苯胺和环己胺表现出特有的活性和选择性。邹长军[25]在1-丁基吡啶/离子液体催化体系中研究了顺丁烯二酸酐与甲醇的反应，采用单体型优化方法对催化剂用量、反应时间、反应原料摩尔比进行了优化。实验结果表明，1-丁基吡啶/离子液体具有异构化和酯化两种催化作用，反丁烯二酸二甲酯的收率达到92%。

刘宝友等[26]采用Bronsted酸离子液体催化醛、酮、胺的三组分Mannich反应，在所选取的离子液体体系1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4）/1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐（BmimH2PO4）及1-乙基咪唑三氟乙酸盐（HeimTA）中，无需加入酸性催化剂，在室温下即可高收率和高选择性地得到Mannich产物，而且离子液体经过简单的处理即可实现回收利用。徐欣明等[27]采用氯化1-甲基-3-羟乙基咪唑噁盐离子液体作为Knoevenagel缩合反应的催化剂，在80℃条件下顺利地催化一系列芳醛和活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应，以82%～97%的产率生成相应E2式烯烃。反应在中性条件下进行，条件温和、产率高，操作和后处理简单方便。

邓友全[28]采用溶胶—凝胶法制备了硅胶负载Rh（PPh3）3Cl-的离子液体催化剂，并对其催化胺类化合物的氧化羰化制二取代脲反应的活性进行了考察。该催化体系具有较高的催化活性，产物分离简单，催化剂易回收且可重复使用。何鸣元等[29]以离子液体BmimBF4和水作为混合溶剂，用常见的RhCl3/TPPTS催化体系催化1-丁烯的氢甲酰化反应，产物醛的正异比可达到9.1:1，分离收率为96%～98%（以1-丁烯计），同时膦铑催化剂被有效固定于催化体系中，该催化体系经5次循环使用，催化效率保持不变。郑宏杰等[30]研究了以离子液体EmimBF4和BmimPF6为溶剂时的戊烯氢甲酰化反应，由于离子液体的极性大，因此可将带有强极性基团的催化剂保留在离子液体中，以防止催化剂的流失，同时由于有机相和离子液体互不相溶，可通过简单的液—液两相分离将产物和催化剂分离开来；但是该方法存在着催化剂反应活性不高的问题，对1-辛烯氢甲酰化反应研究结果也表明该催化体系的活性较差。

离子液体作为一种环境友好的绿色溶剂，在有机合成反应中即可作为反应的溶剂，又可作为催化反应的催化剂，能够显著地改善这些典型的有机反应的反应性能。但是能够将离子液体应用于工业化的有机反应却很少，这方面的研究有待继续进行。

1.1.3.2　电化学

离子液体独特的全离子结构使其具有良好的导电性，是一种潜力巨大的绿色电化学材料。

离子液体具有热稳定性高、电化学窗口宽、不挥发的显著特点，使其非常适于作为电池的电解液。寇元等[31]采用离子液体1，2-二甲基-4-氟吡啶-四氟化硼（DMFPBF4）作为电池的电解液，并对该电池的性能进行了研究，结果表明，该离子液体电解液在很宽的温度范围内可以与锂稳定共存，电化学窗口约为4.11V，氧化电位大于5V，故以该种离子液体为电解液的Li/LiMn2O4电池具有较高的循环效率。章正熙等[32]研究了阴离子为和TFSI-系列室温离子液体绿色电解液的电化学性能。实验研究了在不同温度范围内，亲水型甲基烷基咪唑四氟硼酸盐和憎水型甲基烷基咪唑二（三氟甲基磺酰）亚胺盐两个系列的离子液体的电导率与温度的变化关系。测定结果表明，两个系列的离子液体的电化学窗口都在4V左右，对于相同阳离子而言，TFSI-系列的电化学窗口均比大，而且通过加入有机溶剂，可以显著地降低黏度，还能提高电解液的电导率。Greenbaum等[33]采用离子液体1-甲基-3-丙基吡咯二（三氟甲基硫酰）铵盐（PI3TFSI）作为电解液，将酰氨锂溶解在含有离子液体的电解液中，得到具有电化学稳定好、离子电导性能高的电解液。Kuniaki等[34]采用离子液体作为电解铜的电解液，与常规的水电解液相比，其电解过程更容易进行。Song等[35]对含离子液体1-甲基-3-丙基咪唑碘代盐的固体材料的电导率进行研究，结果表明，该材料具有高的电导率，适于太阳能电池。

当在水溶液中进行金属电沉积时，由于产生的氢气滞留在纳米材料中，很难排出，从而影响金属材料的性能。而在离子液体中进行金属电沉积时，由于离子液体稳定，无气体溢出，可避免上述问题，而且离子液体的电导率高，非常适合作为电沉积的媒介。Lesniewski等[36]通过共价成键反应，将离子液体固定到硅酸盐材料表面，制备了含离子液体的电极，并用于从含有的水溶液中堆积阴离子。杨培霞等[37]对离子液体中电沉积钴金属纳米材料进行了研究，与在水溶液中进行的电沉积相比，在离子液体中能够得到更好的金属纳米晶体。

陈松等[38]采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体EmimBF4中硝基苯在微铂电极上的选择性电还原特性。结果表明，在EmimBF4中硝基苯和水的浓度变化对电化学行为产生较大影响，硝基苯在铂电极上的电还原反应主要产物为氧化偶氮苯，通过控制电位可以选择性地合成氧化偶氮苯和偶氮苯。Bando等[39]采用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基吡咯二（三氟甲基硫酰胺）盐为溶剂，进行了电化学还原钯卤化物的研究，将Pd2+还原成Pd，并在电极表面获得Pd金属晶体。Ding等[40]将细胞色素C与离子液体2-甲基-N-丁基吡啶四氟硼酸盐固定在石墨电极的表面，对从细胞色素C到石墨电极的直接电子迁移进行了研究，结果表明，离子液体能够显著地促进这种直接电子迁移。将该体系应用于生物传感器，成功地对过氧化氢进行了定量测定。Sun等[41]以N-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体改进碳电极，并进行电化学催化、氧化多巴胺，结果表明，采用离子液体改进的电极电化学响应增强，而且具有更高的活性。

随着离子液体种类的迅速增加，有关离子液体在电化学领域的应用研究也在不断拓展。人们已经开始根据不同电化学应用的需要，设计具有特定官能团的离子液体，以期改善其电化学性质。但仍有不少问题亟待解决，如黏度相对较高，有些种类对水、空气敏感等。

1.1.3.3　萃取分离

离子液体作为一种相对环境友好的绿色溶剂已广泛地应用于金属离子、有机物、生物分子的萃取分离。Rogers等[42]采用疏水性咪唑类离子液体作为溶剂，对水溶液中的重金属离子Hg2+和Cd2+进行了萃取研究。对Hg2+和Cd2+两种金属离子的萃取情况表明，随着阳离子烷基侧链的增大，金属离子在离子液体与水中的分配系数也显著增大，而当咪唑阳离子的侧链被引入含硫、氮的巯基和尿素基团后，金属离子Hg2+和Cd2+在离子液体中的分配系数也明显增大。基于此，可以采用不同烷基侧链的离子液体对以上两种金属实现萃取分离。Goto等[43]采用离子液体为溶剂，以杯环芳烃为萃取剂，对金属离子（Ag+，Cu2+，Zn2+，Co2+，Ni2+）的萃取进行了研究，结果表明，只有Ag+能够从水溶液中萃取到离子液体相中。机理研究表明，在萃取过程中，Ag+与杯环芳烃形成了1:1的配合物，从而被萃取到离子液体中，改变水溶液的酸度可以破坏配合物的形成，从而将Ag+从离子液体中反萃取出来。

Luo等[44]用离子液体为溶剂，以冠醚为辅助萃取剂，对水溶液中的Cs+进行了萃取研究，结果表明，Cs+能从水溶液中被萃取到离子液体相中，同时该萃取体系对Cs+的选择性较高，其他金属如Na+和Sr+等不影响萃取效果。Luo等[45]又采用咪唑基和吡啶基离子液体作为溶剂，以合成的N-烷基冠醚为萃取剂，对多种金属离子进行了萃取研究。结果表明，不同结构的离子液体，对各种金属的萃取选择性顺序不同。因此，选择适合的离子液体与N-烷基冠醚体系，可以实现对金属离子Sr2+的选择性萃取。

Bartsch等[46]采用离子液体为溶剂，以冠醚（DC18C6）作为辅助萃取剂，对K+、Rb+、Cs+、Na+、Li+的萃取情况进行了研究，结果表明，离子液体选择性萃取碱金属离子的顺序为：K+＞Rb+＞Cs+＞Na+＞Li+，随着离子液体阳离子烷基链长度的增大，上述碱金属离子的萃取能力降低，但对K+、Rb+、Cs+离子的选择性更强，而且溶液中的阴离子并不影响萃取结果。

Rogers等[47]报道了离子液体萃取分离多种金属离子的新方法，采用辅助萃取溶剂，将水溶性的金属离子Hg2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Fe3+从水溶液中萃取到离子液体中，对pH及阴离子的影响进行了系统研究，结果表明，pH对萃取有较大的影响，阴离子SCN-对Hg2+的萃取有显著的影响。Huang等[48]采用离子液体BmimPF6作为溶剂，对铜进行了萃取分离研究。结果表明，纳米氧化铜（CuO）与其他铜离子（Cu+、Cu2+）一样，可以被萃取到离子液体里，通过测定发现离子液体中铜的存在形式为Cu2+。在萃取过程中，氧化铜在离子液体中溶解转变为Cu2+，然后Cu2+与咪唑阳离子配位，形成[Cu（mim）4（H2O）2]2+，从而被萃取到离子液体中。Mek-ki等[49]采用水/离子液体/超临界CO2体系对镧系金属进行了萃取研究，其所得萃取率大于87%，在萃取过程中镧系金属与离子液体发生了配位。Wei等[50]采用离子液体为溶剂，以双硫腙作为螯合剂，对铅、铜、银的萃取进行了研究。在萃取过程中，重金属离子先与双硫腙形成螯合化合物，然后被萃取到离子液体BmimPF6中。通过调节溶液的pH可以有效提高重金属离子的萃取率。Shan等[51]采用强疏水性离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（OmimPF6）对环境污染水中的重金属进行了萃取，结果表明，铅可以被萃取到离子液体中。

烷烃、酚类、醚类等有机物被广泛应用于化学工业领域，由于分离技术问题或成本问题，这些有机物不能充分地回收再利用，而直接排放到环境中。因此，对工业生产中废弃的污染物的回收是非常必要的。李闲等[52]以疏水性离子液体作为溶剂，分别对苯酚、苯基酚、苯二酚进行了萃取分离研究，结果表明，萃取过程很快达到平衡，与传统有机溶剂萃取相比，分配系数处在同一个数量级。不同类型的离子液体对不同取代基的酚类萃取能力有很大差异，因此可以通过调节离子液体结构使其适用于不同成分的含酚废水。Khachatryan等[53]对采用离子液体萃取酚类物质进行了研究，通过伏安法可以实现离子液体中硝基酚类物质的氧化或还原反应，而无需将酚类物质反萃取出来。

Zhu等[56]以离子液体BmimPF6为溶剂，采用离心萃取技术对乙苯/辛烷混合物体系中乙苯的萃取进行了研究。结果表明，在适合的实验条件下，90%的乙苯可以从乙苯/辛烷混合物体系中被萃取出来。通过引入离心萃取技术，克服了离子液体黏度大的问题，又加快了萃取过程中相的分离。Abbott等[57]采用Lewis酸性离子液体对甘油进行了萃取研究，并对萃取过程中离子液体阳离子、萃取时间等参数进行了优化，并成功地将甘油从离子液体中分离出来。刘庆芬等[58]建立了由亲水性离子液体1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4）和NaH2PO4形成的双水相体系萃取青霉素G的新方法，考察了青霉素浓度、盐浓度、离子液体浓度等对青霉素G萃取的影响，结果表明，pH在4～5范围内，青霉素G的萃取率90%以上，而且在萃取过程中可避免乳化现象的发生。

由于离子液体具有不挥发的特性，而且具有适当的黏度，因此，可以作为液相微萃取的萃取相。Liu等[55]采用离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为液相微萃取溶剂，对多环芳烃进行了萃取分离。如图1-6所示，将离子液体制成小微珠，采用浸渍和悬挂两种方式对多环芳烃进行萃取，结果表明，1-辛醇能够被离子液体微珠所浓集，比较两种操作方式的萃取结果，直接浸渍能够取得更高的富集效果。

朱吉钦等[54]采用气液色谱法，以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（Bmi-mPF6）、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（AmimBF4）、1-异丁烯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（MPmimBF4）等新型离子液体以及MPmimBF4+AgBF4复合型离子液体作为色谱固定液，考察了离子液体对烷烃/芳烃、烷烃/烯烃和烯烃异构体的分离效果。结果表明，离子液体可以很好地分离烷烃/芳烃和烷烃/烯烃，BmimPF6和MPmimBF4+AgBF4对烯烃异构体有较好的分离效果。

以离子液体为溶剂，可以直接萃取某些金属离子，对于不能直接萃取的金属离子，也可在辅助萃取剂存在的条件下实现萃取。目前，离子液体可对常见的碱土金属、重金属离子进行萃取分离，对于环境污染物中的有害重金属的提取分离，也取得了较好的效果。研究表明，离子液体对很多种有机物有很好的溶解性能，特定的分离体系可以实现对烷烃、芳烃及酚类物质的分离，而且由于离子液体具有适合的黏度、较宽的液态温度范围，使其能更广泛地应用于特殊的分离体系。