氨基酸离子液体的研究进展

氨基酸离子液体的研究进展

刘进

（辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州  121000）

摘要：离子液体具有许多独特的性质使它应用越来越广泛。但有些离子液体缺乏毒性数据，并且离子液体本身不能生物降解，或对人体有害，或制备过程中造成环境污染。而氨基酸是典型的生物衍生，是蛋白质和其他生物分子的原料，把它制成离子液体会无毒，具有生物活性且性质丰富。本文综述了氨基酸离子液体的应用研究进展。

关键词：离子液体；氨基酸；应用；进展

1前言

众所周知，离子液体具有很多优点如：可忽略的蒸汽压、高导电性、高热稳定性、低毒性、不可燃性、在大范围温度内的高化学稳定性以及液体状态等。但或多或少会对环境造成一定影响，所以寻找环境友好的合适溶剂是一个挑战，还要综合考虑成本因素。而廉价有机酸根阴离子是降低离子液体成本的有效途径。氨基酸离子来源广泛，无毒，制备过程中不对环境产生污染，本身还可以生物降解，氨基酸离子液体可以称得上是真正的绿色[1] 。

Kenta Fukumoto等首次报道了由20个氨基酸衍生的离子液体。以1-乙基-3-甲基咪唑为阳离子与不同氨基酸为阴离子合成氨基酸离子液体，在室温下都是透明的、几乎无色的液体。这些氨基酸离子液体不溶于醚，但可以与各种有机溶剂混溶，如甲醇、乙腈和氯仿，并能溶解天然氨基酸。这些发现对于设计适合特定应用的离子液体是非常有用的[2]。

2离子液体的毒性研究

W.Gouveia等对以咪唑、吡啶和胆碱阳离子阳离子和精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、谷氨酸和半胱氨酸等氨基酸组成的离子液体进行了毒性研究。发现以胆碱为阳离子的毒性比含有咪唑和吡啶阳离子的毒性要小得多。包括对合成的ILs对不同组织层次的生物体进行了毒性检测，甲壳类盐酸蒿；人细胞HeLa（宫颈癌）；以及具有不同类型细胞壁的细菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌。其毒性同时依赖于阳离子和阴离子。胆碱-氨基酸ILs对盐藻和HeLa细胞培养的毒性显著较低。所有离子液体对细菌均无明显的毒性，其效果比抗生素氯霉素小2-3个数量级。因此以氨基酸为阴离子产生的离子液体对人类和环境的毒性较低，它们是一种很有前途的材料[3]。

3 氨基酸离子液体在溶解纤维素方面的应用研究

Paula Ossowicz等研究了纤维素在由各种阳离子组成的氨基酸离子液体（AAILs）中的溶解情况。基于不同l-氨基酸（甘氨酸、l-缬氨酸、l-亮氨酸、l-异亮氨酸、l-蛋氨酸、l-酪氨酸、l-色氨酸和L-苏氨酸）和不同阳离子（四丁基铵（TBA）、三丁基甲基铵（tBMA）、二十二烷基二甲基铵（DDA）、（2-羟乙基）三甲基铵（胆碱）（Chol）、烷基（C12-C14）二甲基苯甲基铵（苯甲铵）（BA）、十二烷基三甲基铵（DDTMA）和1-乙基-3-甲基甲唑铵（EMIM）)只有1-乙基-3-甲基咪唑盐能溶解纤维素[4]。

4氨基酸离子液体在吸收二氧化碳方面的应用研究

Li Mengying等研究了N -甲基二乙醇胺( MDEA ) -甘氨酸四甲基铵( [ N1111 ] [ Gly ] )、MDEA - 1 -丁基- 3 -甲基咪唑赖氨酸盐( [ Bmim ] [ Lys ] )水溶液的CO2解吸性能。在实验的基础上,研究了氨基酸离子液体( AAILs )种类和浓度对CO2解吸的影响。测定了20 #碳钢在MDEA - AAILs - CO2水溶液中的腐蚀特性,分析了温度、AAILs浓度、AAILs种类、CO2负载量对腐蚀速率的影响。采用傅里叶变换红外光谱( FT-IR )、核磁共振碳谱( 13C NMR )、扫描电镜( SEM )、能量色散X射线光谱( EDS )等表征手段分别对CO2脱附机理和腐蚀机理进行评价。研究发现,AAILs在脱附过程中具有良好的性能,能够有效降低胺水溶液的腐蚀速率[5]。

5氨基酸离子液体在脱硫方面的应用研究

Yao Pei制备了氨基酸性离子液体,并将其负载到二氧化锰上用于燃料脱硫。通过实验和响应面法得到了负载氨基酸离子液体的最佳脱硫工艺条件。通过重复使用性实验证实了负载氨基酸离子液体优异的再生和循环使用性能。平衡实验数据较好地拟合了Langmuir等温线,拟二级动力学模型可以用来描述吸附二苯并噻吩的吸附动力学。脱硫机理的研究结果表明,负载氨基酸离子液体对噻吩类硫化物的吸附为化学吸附[6]。

6结论和展望

综上所述，氨基酸离子液体在很多领域得到了应用，随着人们越发深入地研究氨基酸离子液体，其应用前景将会更加广阔。比如在药物合成，精细化工以及新能源电池方面。我们相信，在科研人员的不懈努力下，氨基酸离子液体必将对在其他工业领域得到应用。

参考文献：

[1] 邓友全．离子液体-性质、制备与应用[M]．北京：中国石化出版社，2006．294-296．

[2] Fukumoto K, Yoshizawa M, Ohno H (2005) Room temperature ionic liquids from 20 natural

amino acids. J Amer Chem Soc 127:2398–2399

[3]Gouveia W, Jorge TF, Martins S, Meireles M, Carolino M, Cruz C, Almeida TV, Araújo MEM (2014) Toxicity of ionic liquids prepared from biomaterials. Chemosphere 104:51–56

[4]Ossowicz, P.; Klebeko, J.; Roman, B.; Janus, E.; Rozwadowski, Z. The Relationship between the Structure and Properties of Amino Acid Ionic Liquids. Molecules 2019, 24, 3252.

[5]Li Mengying,Zhang Pan,Chen Gongda,Fu Dong. The performance and mechanism of CO2 desorption and corrosion in N-methyldiethanolamine aqueous solutions blended with amino acid ionic liquids[J]. International Journal of Greenhouse Gas Control,2023,125.

[6]Yao Pei,Du Shiqi,Zhang Yihan,Li Wenfu,Li Entian. Amino Acid Ionic Liquids Supported on Nano‐Sized MnO2 for Deep Desulfurization of Model Fuels[J]. Chemical Engineering & Technology,2022,45(12).