Abstract
The results obtained by the authors and literature data on the methods of preparation, properties, and the use of ionic liquids with fluorine-containing anions are reviewed. The dependences of the physicochemical and hydrodynamic properties of the ionic liquids on the structure of the anionic fragment, interactions between the cation and anion, and inter molecular interactions in a ionic liquid medium are considered. The effects of the ionic liquid structure on the solubility of gaseous substance in it and on the mutual solubility of the ionic liquid, water, and organic compounds are analyzed.
Similar content being viewed by others
References
Y. L. Zhu, Y. Katayama, T. Miura, Electrochem. Solid State Lett., 2011, 14, D110.
I. A. Shkrob, T. W. Marin, J. Phys. Chem. B, 2015, 119, 14766.
A. B. McEwen, H. L. Ngo, K. LeCompte, J. L. Goldman, J. Electrochem. Soc., 1999, 146, 1687.
T. Welton, Chem. Rev., 1999, 99, 2071.
V. I. Parvulescu, C. Hardacre, Chem. Rev., 2007, 107, 2615.
J. P. Hallett, T. Welton, Chem. Rev., 2011, 111, 3508.
R. L. Vekariya, J. Mol. Liq., 2016, 227, 44.
S. A. Prikhod.ko, N. Yu. Adonin, V. N. Parmon, Russ. Chem. Bull., 2013, 62, 33.
L. M. Kustov, A. L. Tarasov, Russ. Chem. Bull., 2015, 64, 2841.
E. A. Tarasenko, V. I. Isaeva, I. P. Beletskaya, L. M. Kustov, Russ. Chem. Bull., 2011, 60, 179.
C. H. C. Janssen, N. A. Macias-Ruvalcaba, M. Aguilar- Martinez, M. N. Kobrak, Int. Rev. Phys. Chem., 2015, 34, 591.
M. P. Jensen, M. Borkowski, I. Laszak, J. V. Beitz, P. G. Rickert, M. L. Dietz, Sep. Sci. Technol. (Philadelpia, PA, US), 2012, 47, 233.
D. Parmentier, T. Vander Hoogerstraete, D. Banerjee, Y. A. Valia, S. J. Metz, K. Binnemans, M. C. Kroon, Dalton Trans., 2016, 45, 9661.
G. V. Lisichkin, A. Yu. Olenin, Russ. Chem. Bull., 2018, 67, 949.
K. L. Luska, A. Moores, ChemCatChem, 2012, 4, 1534.
B. Clare, A. Sirwardana, D. R. MacFarlane, in Ionic Liquids. Topics in Current Chemistry, Ed. Kircher, Springer, Berlin— Heidelberg, 2009, Vol. 290, pp. 1–40.
H. Xue, R. Verma, J. M. Shreeve, J. Fluorine Chem., 2006, 127, 159.
I. Dinares, C. Garcia de Miguel, A. Ibanez, N. Mesquida, E. Alcalde, Green Chem., 2009, 11, 1507.
Z.-Q. Zhu, M.-Y. Jiang, C.-G. Zheng, J.-C. Xiao, J. Fluorine Chem., 2012, 133, 160.
M. Pulst, Y. Golitsyn, D. Reichert, J. Kressler, Materials, 2018, 11, 1723.
S. Bouvet, B. Pegot, J. Marrot, E. Magnier, Tetrahedron Lett., 2014, 55, 826.
R. Hagiwara, T. Hirashige, T. Tsuda, Y. Ito, J. Fluorine Chem., 1999, 99, 1.
R. Hagiwara, T. Hirashige, T. Tsuda, Y. Ito, J. Electrochem. Soc., 2002, 149, D1.
H. Yoshino, S. Matsubara, K. Oshima, K. Matsumoto, R. Hagiwara, Y. Ito, J. Fluorine Chem., 2004, 125, 455.
M. Yamagata, S. Konno, K. Matsumoto, R. Hagiwara, Electrochem. Solid State Lett., 2009, 12, F9.
R. Taniki, N. Kenmochi, K. Matsumoto, R. Hagiwara, J. Fluorine Chem., 2013, 149, 112.
F. Castiglione, M. Moreno, G. Raos, A. Famulari, A. Mele, G. B. Appetecchi, S. Passerini, J. Phys. Chem. B, 2009, 113, 10750.
C. P. Zhang, Z. L. Wang, Q. Y. Chen, C. T. Zhang, Y. C. Gu, J. C. Xiao, J. Fluorine Chem., 2010, 131, 761.
C. P. Zhang, Z. L. Wang, Q. Y. Chen, C. T. Zhang, Y. C. Gu, J. C. Xiao, Eur. J. Inorg. Chem., 2010, 3419.
D. Rauber, F. Heib, T. Dier, D. A. Volmer, R. Hempelmann, M. Schmitt, Colloids Surf., A, 2017, 529, 169.
T. Linder, J. Sundermeyer, Chem. Commun., 2009, 2914.
Y. Tsukada, K. Iwamoto, H. Furutani, Y. Matsushita, Y. Abe, K. Matsumoto, K. Monda, S. Hayase, M. Kawatsura, T. Itoh, Tetrahedron Lett., 2006, 47, 1801.
I. Pibiri, A. Pace, S. Buscemi, V. Causin, F. Rastrelli, G. Saielli, Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 14306.
Y. Shen, D. F. Kennedy, T. L. Greaves, A. Weerawardena, R. J. Mulder, N. Kirby, G. H. Song, C. J. Drummond, Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 7981.
C. Florindo, L. C. Tome, I. M. Marrucho, J. Chem. Eng. Data, 2016, 61, 3979.
D. J. S. Patinha, L. C. Tome, C. Florindo, H. R. Soares, A. S. Coroadinha, I. M. Marrucho, ACS Sust. Chem. Eng., 2016, 4, 2670.
X. M. Zhang, K. Huang, S. Xia, Y. L. Chen, Y. T. Wu, X. B. Hu, Chem. Eng. J., 2015, 274, 30.
X. J. Li, Z. Zeng, S. Garg, B. Twamley, J. M. Shreeve, Eur. J. Inorg. Chem., 2008, 3353.
J. R. Bell, H. M. Luo, S. Dai, Tetrahedron Lett., 2011, 52, 3723.
S. Pandey, G. A. Baker, L. Sze, S. Pandey, G. Kamath, H. Zhao, S. N. Baker, New J. Chem., 2013, 37, 909.
G. K. Cui, N. Zhao, Y. N. Li, H. Y. Wang, Y. L. Zhao, Z. Y. Li, J. J. Wang, ACS Sust. Chem. Eng., 2017, 5, 7985.
N. V. Ignat’ev, U. Welz-Biermann, A. Kucheryna, G. Bissky, H. Willner, J. Fluorine Chem., 2005, 126, 1150.
J. K. A. Tiongson, D. A. V. Bruzon, G. A. Tapang, I. S. Martinez, J. Chem. Eng. Data, 2018, 63, 1135.
K. Matsumoto, R. Hagiwara, Inorg. Chem., 2009, 48, 7350.
M. B. Herath, T. Hickman, S. E. Creager, D. D. DesMarteau, J. Fluorine Chem., 2011, 132, 52.
J. van den Broeke, F. Winter, B. J. Deelman, G. van Koten, Org. Lett., 2002, 4, 3851.
A. B. A. Rupp, I. Krossing, Acc. Chem. Res., 2015, 48, 2537.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, ChemPhysChem, 2005, 6, 1324.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Lett., 2004, 33, 1636.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Lett., 2004, 33, 886.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Lett., 2004, 33, 680.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Eur. J., 2004, 10, 6581.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Eur. J., 2005, 11, 752.
Z. B. Zhou, H. Matsumoto, K. Tatsumi, Chem. Eur. J., 2006, 12, 2196.
N. Nishi, A. Suzuki, T. Kakiuchi, Bull. Chem. Soc. Jpn., 2009, 82, 86.
N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, H. J. Frohn, Organometallics, 2004, 23, 535.
N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, U. Florke, H. J. Frohn, Organometallics, 2004, 23, 172.
H. J. Frohn, N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, Main Group Metal Chem., 2001, 24, 845.
A. Abo-Amer, N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, P. Fritzen, H. J. Frohn, C. Steinberg, J. Fluorine Chem., 2004, 125, 1771.
N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, H. J. Frohn, Z. Anorg. Allg. Chem., 2007, 633, 647.
H. J. Frohn, H. Franke, P. Fritzen, V. V. Bardin, J. Organomet. Chem., 2000, 598, 127.
H. L. Frohn, V. V. Bardin, Z. Anorg. Allg. Chem., 2001, 627, 2499.
V. V. Bardin, N. Yu. Adonin, H. J. Frohn, Organometallics, 2005, 24, 5311.
N. Yu. Adonin, H. J. Frohn, V. V. Bardin, Organometallics, 2007, 26, 2420.
V. V. Bardin, N. Yu. Adonin, H. J. Frohn, J. Fluorine Chem., 2012, 135, 114.
H. J. Frohn, V. V. Bardin, Z. Anorg. Allg. Chem., 2001, 627, 15.
J. A. P. Sprenger, C. Kerpen, N. Ignat’ev, M. Finze, J. Fluorine Chem., 2018, 206, 54.
J. A. P. Sprenger, M. Schafer, N. Ignatiev, M. Finze, J. Fluorine Chem., 2015, 174, 30.
J. Landmann, J. A. P. Sprenger, P. T. Hennig, R. Bertermann, M. Grune, F. Wurthner, N. V. Ignat’ev, M. Finze, Chem. Eur. J., 2018, 24, 608.
D. Zhao, Z. Fei, C. A. Ohlin, G. Laurenczy, P. J. Dyson, Chem. Commun., 2004, 2500.
K. Iwasaki, K. Yoshii, T. Tsuda, S. Kuwabata, J. Mol. Liq., 2017, 246, 236.
S. A. Prikhod’ko, A. Yu. Shabalin, V. V. Bardin, I. V. Eltsov, I. K. Shundrina, V. N. Parmon, N. Yu. Adonin, RSC Adv., 2017, 7, 17497.
A. Yu. Shabalin, N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, S. A. Prikhod’ko, M. N. Timofeeva, M. V. Bykova, V. N. Parmon, J. Fluorine Chem., 2013, 149, 82.
A. Yu. Shabalin, N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, O. P. Taran, A. B. Ayusheev, V. N. Parmon, J. Fluorine Chem., 2013, 156, 290.
A. Yu. Shabalin, N. Yu. Adonin, V. V. Bardin, Beilstein J. Org. Chem., 2017, 13, 703.
X.-G. Sun, C. Liao, L. Baggetto, B. Guo, R. R. Unocic, G. M. Veith, S. Dai, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 7606.
D. S. Gaikwad, Y. Park, D. M. Pore, Tetrahedron Lett., 2012, 53, 3077.
S. Petit, R. Azzouz, C. Fruit, L. Bischoff, F. Marsais, Tetrahedron Lett., 2008, 49, 3663.
J. Dupont, Acc. Chem. Res., 2011, 44, 1223.
K. Goossens, K. Lava, C. W. Bielawski, K. Binnemans, Chem. Rev., 2016, 116, 4643.
S. Tsuzuki, T. Umecky, H. Matsumoto, in Molten Salts and Ionic Liquids 17 [17th Int. Symp. on Molten Salts and Ionic Liquids] (Las Vegas, October 10–15, 2010), Electrochem. Soc. Inc., Pennington, 2010, 33, p. 685.
C. Neves, K. A. Kurnia, K. Shimizu, I. M. Marrucho, L. P. N. Rebelo, J. A. P. Coutinho, M. G. Freire, J. N. C. Lopes, Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, 21340.
N. S. M. Vieira, P. M. Reis, K. Shimizu, O. A. Cortes, I. M. Marrucho, J. M. M. Araujo, J. Esperanca, J. N. C. Lopes, A. B. Pereiro, L. P. N. Rebelo, RSC Adv., 2015, 5, 65337.
A. B. Pereiro, J. M. M. Araujo, S. Martinho, F. Alves, S. Nunes, A. Matias, C. M. M. Duarte, L. P. N. Rebelo, I. M. Marrucho, ACS Sust. Chem. Eng., 2013, 1, 427.
M. Zhao, B. N. Wu, S. I. Lall-Ramnarine, J. D. Ramdihal, K. A. Papacostas, E. D. Fernandez, R. A. Sumner, C. J. Margulis, J. F. Wishart, E. W. Castner, J. Chem. Phys., 2019, 151, 074504.
F. Lo Celso, G. B. Appetecchi, E. Simonetti, M. Zhao, E. W. Castner, U. Keiderling, L. Gontrani, A. Triolo, O. Russina, Front. Chem., 2019, 7, Art. 285; DOI: 10.3389/ fchem.2019.00285.
F. Lo Celso, G. B. Appetecchi, E. Simonetti, U. Keiderling, L. Gontrani, A. Triolo, O. Russina, J. Mol. Liq., 2019, 289, Art. 111110.
F. Lo Celso, Y. Yoshida, R. Lombardo, C. Jafta, L. Gontrani, A. Triolo, O. Russina, C. R. Chim., 2018, 21, 757.
H. Tokuda, K. Hayamizu, K. Ishii, M. Abu Bin Hasan Susan, M. Watanabe, J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 16593.
M. G. Holl, C. R. Pitts, T. Lectka, Angew. Chem., Int. Ed., 2018, 57, 2758.
C. Li, Y. Y. Zhu, H. P. Yi, C. Z. Li, Y. K. Jiang, Z. T. Li, Y. H. Yu, Chem. Eur. J., 2007, 13, 9990.
D. Bankmann, R. Giernoth, Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc., 2007, 51, 63.
H. Shirota, S. Kakinuma, Y. Itoyama, T. Umecky, T. Takamuku, J. Phys. Chem. B, 2016, 120, 513.
B. A. Marekha, O. N. Kalugin, M. Bria, A. Idrissi, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 23183.
M. N. Garaga, M. Nayeri, A. Martinelli, J. Mol. Liq., 2015, 210, 169.
R. D. Falcone, B. Baruah, E. Gaidamauskas, C. D. Rithner, N. M. Correa, J. J. Silber, D. C. Crans, N. E. Levinger, Chem. Eur. J., 2011, 17, 6837.
S. Cha, M. Ao, W. Sung, B. Moon, B. Ahlstrom, P. Johansson, Y. Ouchi, D. Kim, Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, 9591.
A. Taubert, in Ionic Liquids, Springer-Verlag, Berlin, 2009, Vol. 290, p. 127.
J. M. Hartley, C. M. Ip, G. C. H. Forrest, K. Singh, S. J. Gurman, K. S. Ryder, A. P. Abbott, G. Frisch, Inorg. Chem., 2014, 53, 6280.
S. A. Prikhod’ko, A. G. Popov, N. Yu. Adonin, Mol. Catal., 2018, 461, 19.
J. Vitz, T. Erdmenger, C. Haensch, U. S. Schubert, Green Chem., 2009, 11, 417.
A. Brandt, M. J. Ray, T. Q. To, D. J. Leak, R. J. Murphy, T. Welton, Green Chem., 2011, 13, 2489.
W. Xu, L.-M. Wang, R. A. Nieman, C. A. Angell, J. Phys. Chem. B, 2003, 107, 11749.
A. Luis, K. Shimizu, J. M. M. Araujo, P. J. Carvalho, J. A. Lopes-da-Silva, J. N. C. Lopes, L. P. N. Rebelo, J. A. P. Coutinho, M. G. Freire, A. B. Pereiro, Langmuir, 2016, 32, 6130.
J. M. Pringle, J. Golding, K. Baranyai, C. M. Forsyth, G. B. Deacon, J. L. Scott, D. R. MacFarlane, New J. Chem., 2003, 27, 1504.
C. Frez, G. J. Diebold, C. D. Tran, S. Yu, J. Chem. Eng. Data, 2006, 51, 1250.
L. Berthon, S. I. Nikitenko, I. Bisel, C. Berthon, M. Faucon, B. Saucerotte, N. Zorz, P. Moisy, Dalton Trans., 2006, 2526.
N. Tripathi, S. Saha, Chem. Phys. Lett., 2014, 607, 57.
O. Russina, F. Lo Celso, M. Di Michiel, S. Passerini, G. B. Appetecchi, F. Castiglione, A. Mele, R. Caminiti, A. Triolo, Faraday Discuss., 2013, 167, 499.
C. S. M. Kang, X. Y. Zhang, D. R. MacFarlane, J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 24550.
N. S. M. Vieira, A. Luis, P. M. Reis, P. J. Carvalho, J. A. Lopes-da-Silva, J. Esperanca, J. M. M. Araujo, L. P. N. Rebelo, M. G. Freire, A. B. Pereiro, J. Chem. Thermodyn., 2016, 97, 354.
M. Itoga, S. Aoki, A. Suzuki, Y. Yoshida, Y. Fujinami, M. Masuko, Tribology Int., 2016, 93, 640.
M. J. Fan, C. Y. Zhang, Y. N. Guo, R. R. Zhang, L. B. Lin, D. S. Yang, F. Zhou, W. M. Liu, Tribology Lett., 2016, 63, 11.
A. C. Lertola, B. C. Wang, L. Li, Industr. Eng. Chem. Res., 2018, 57, 11681.
S. K. Shukla, S. G. Khokarale, T. Q. Bui, J.-P. T. Mikkola, Front. Mater., 2019, 6, Art. 42; DOI: 10.3389/fmats.2019.00042.
M. Aghaie, N. Rezaei, S. Zendehboudi, Renewable Sustainable Energy Rev., 2018, 96, 502.
L. H. Fan, Y. H. Liang, Y. H. Li, Advanced Material Research, 2013, 785–786, 827. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.785–786.827.
D. Almantariotis, T. Gefflaut, A. A. H. Padua, J. Y. Coxam, M. F. C. Gomes, J. Phys. Chem. B, 2010, 114, 3608.
D. Almantariotis, A. S. Pensado, H. Q. N. Gunaratne, C. Hardacre, A. A. H. Padua, J. Y. Coxam, M. F. C. Gomes, J. Phys. Chem. B, 2017, 121, 426.
G. Vanhoutte, S. D. Hojniak, F. Barde, K. Binnemans, J. Fransaer, RSC Adv., 2018, 8, 4525.
A. B. Pereiro, L. C. Tome, S. Martinho, L. P. N. Rebelo, I. M. Marrucho, Ind. Eng. Chem. Res., 2013, 52, 4994.
A. S. L. Gouveia, L. C. Tome, E. I. Lozinskaya, A. S. Shaplov, Y. S. Vygodskii, I. M. Marrucho, Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, 28876.
M. B. Shiflett, B. A. Elliott, A. Yokozeki, Fluid Phase Equilib., 2012, 316, 147.
L. F. Lepre, L. Pison, I. Otero, A. Gautier, J. Devemy, P. Husson, A. A. H. Padua, M. C. Gomes, Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 8865.
T. L. Greaves, D. F. Kennedy, Y. Shen, A. Weerawardena, A. Hawley, G. H. Song, C. J. Drummond, J. Mol. Liq., 2015, 210, 279.
M. J. Pottage, T. L. Greaves, C. J. Garvey, R. F. Tabor, J. Colloid Interface Sci., 2016, 475, 72.
F. S. Teixeira, N. S. M. Vieira, O. A. Cortes, J. M. M. Araujo, I. M. Marrucho, L. P. N. Rebelo, A. B. Pereiro, J. Chem. Thermodyn., 2015, 82, 99.
A. B. Pereiro, J. M. M. Araujo, F. S. Teixeira, I. M. Marrucho, M. M. Pineiro, L. P. N. Rebelo, Langmuir, 2015, 31, 1283.
A. M. Ferreira, P. D. O. Esteves, I. Boal-Palheiros, A. B. Pereiro, L. P. N. Rebelo, M. G. Freire, Green Chem., 2016, 18, 1070.
N. S. M. Vieira, J. C. Bastos, C. Hermida-Merino, M. J. Pastoriza-Gallego, L. P. N. Rebelo, M. M. Pineiro, J. M. M. Araujo, A. B. Pereiro, J. Mol. Liq., 2019, 285, 386.
N. S. M. Vieira, J. C. Bastos, L. P. N. Rebelo, A. Matias, J. M. M. Araujo, A. B. Pereiro, Chemosphere, 2019, 216, 576.
M. Alves, N. S. M. Vieira, L. P. N. Rebelo, J. M. M. Araujo, A. B. Pereiro, M. Archer, Int. J. Pharm., 2017, 526, 309.
T. L. Greaves, D. F. Kennedy, Y. Shen, A. Hawley, G. H. Song, C. J. Drummond, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 7592.
S. Martinho, J. M. M. Araujo, L. P. N. Rebelo, A. B. Pereiro, I. M. Marrucho, J. Chem. Thermodyn., 2013, 64, 71.
A. Tsurumaki, H. Ohno, Chem. Commun., 2018, 54, 409.
R. P. Singh, J. L. Martin, J. Fluorine Chem., 2016, 181, 7.
A. Hameed, S. A. Ali, A. A. Khan, S. T. Moin, K. M. Khan, J. Hashim, F. Z. Basha, M. I. Malik, RSC Adv., 2014, 4, 64128.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Based on the materials of the Russian National Conference “Interplay between Ionic and Covalent Interactions in Design of Molecular and Nano Chemical Systems” (ChemSci-2019, May 13–17, 2019, Moscow, Russia).
Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 1, pp. 0017–0031, January, 2020.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Prikhod’ko, S.A., Shabalin, A.Y., Shmakov, M.M. et al. Ionic liquids with fluorine-containing anions as a new class of functional materials: features of the synthesis, physicochemical properties, and use. Russ Chem Bull 69, 17–31 (2020). https://doi.org/10.1007/s11172-020-2719-5
Received:
Revised:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11172-020-2719-5