离子液体具有很多优良而独特的性质,如熔点低、Lewis酸度可调节、导电性良好、电化学窗口宽、蒸气压可忽略、溶解性特殊及热稳定性。但是如何认识离子液体的本质,实现离子液体研究的发展,拓展离子液体的应用和工业化仍是化学家们面临的重大挑战。本论文从胶体与界面化学的角度出发,详细研究了具有表面活性的长链离子液体以及手性长链离子液体构建的分子有序聚集体的基本性质,并利用它们作为一种新型的微反应器用于控制光化学反应的选择性,拓展了离子液体在光化学中的应用。全文共分为四部分内容:　　 第一部分,首先简要总结了离子液体的发展历程、性质、种类和应用；其次从胶束、液晶和微乳液三个方面重点介绍长链离子液体的界面性质及聚集行为；之后对手性离子液体的合成方法和应用范围进行了概括；最后简要介绍了微反应器中光化学反应选择性的研究。　　 第二部分,系统研究了咪唑型长链离子液体[Cnmim]Br(n=12、14、16)参与形成的溶致液晶及微乳液的微观结构和性质。研究表明:咪唑型长链离子液体[C12mim]Br、[C14mim]Br、[C16mim]Br分别与对二甲苯及水都能形成六角状液晶和层状液晶,其中在[C12mim]Br/对二甲苯/水三元体系中还发现了双连续立方液晶的存在。对于六角状液晶,随着[Cnmim]Br浓度的增加,[Cnmim]Br分子在棒状胶束结构单元中聚集越紧密,且棒状胶束之间聚集也越紧密。对于层状液晶,随着水含量的升高,层状液晶的水通道间距增大,相应的表面活性剂双层膜受到挤压,其间距降低。对于立方液晶,随着[Cnmim]Br浓度的增加,其形成的双层膜逐渐膨胀,进而挤压水通道,降低了水通道的半径。离子液体烷基碳链长度的不同对液晶体系的各种结构参数也均有影响,[Cnmim]Br碳链越长,液晶的结构越致密。与普通表面活性剂不同的是,长链离子液体的咪唑头基与对二甲苯之间的cation-π相互作用也能在一定程度上影响液晶结构参数,使得碳链越长的离子液体形成的液晶体系水通道的直径越大。流变学模量参数的值也随着离子液体碳链的增长而变大。　　 长链离子液体与对二甲苯及水形成的微乳液液滴为球形,粒径约为20～90nm,且随着粒径的增大,分布越宽。微乳液的体积与对二甲苯含量成正比关系,随着对二甲苯含量的增多而变大,这与普通微乳液的溶胀性质是相同的。与普通微乳液不同的是,离子液体[C14mim]Br的咪唑环与对二甲苯分子存在cation-π相互作用,虽然对二甲苯优先增溶于微乳液的油核以及栅栏层区域,但是当对二甲苯含量较高时,少量对二甲苯分子也存在于长链离子液体咪唑头基附近。以上结果对我们进一步应用长链离子液体形成的液晶、微乳液体系提供了基础理论依据。　　 第三部分,设计合成了一种新型的手性长链离子液体[C16hpim]Br,并探讨其在水溶液中聚集行为。研究表明:手性长链离子液体[C16hpim]Br的临界胶束浓度与非手性长链离子液体[C16mim]Br相近,但是低于普通阳离子表面活性剂,说明长链离子液体具有略高的胶束形成能力。同时,[C16hpim]Br作为一种新型的表面活性剂能够在水中自聚集形成胶束,其本身特有的结构对胶束内部微极性以及结构等性质均有影响,这里的影响主要来源于其较大且具有手性的极性头基。[C16hpim]Br较大的极性头基使得其形成的胶束具有较高的微极性、较小的聚集数以及较为松散的结构。最后利用1H NMR和2D ROESY证实了手性离子液体分子在胶束中以一定的立体构型存在,提供了手性的微环境。因此可以将手性长链离子液体形成的胶束体系应用于立体化学方面。　　 第四部分,以蒽的二聚反应以及苯基环己基酮的光反应作为反应探针,研究了长链离子液体与对二甲苯和水构建的微乳液、液晶作为微反应器控制光化学反应选择性的能力。研究表明:在离子液微乳液体系中,蒽衍生物分子在对二甲苯/水界面上的定向排列是反应选择性提高的主要因为,一方面依赖于底物本身的极性,另一方面也依赖于底物与微乳液体系中离子液体的咪唑环存在cation-π相互作用。在离子液微乳液中,带有极性取代基的蒽的衍生物分子集中在对二甲苯/水界面上,蒽环部分位于有机相,极性取代基位于对二甲苯/水界面上指向水相。底物分子定向排列的能力越强,光照生成h-h产物的选择性越高。在离子液微乳液中底物局部浓度也大大提高,使得光环加成反应的量子产率比在均相溶液中显著提高。　　 离子液液晶体系可以作为一种新型的微反应器能够很好的控制光化学反应的化学选择性。在没有电子给体的情况下,可以控制苯基环己基甲酮光照只生成分子内产物；而在有电子给体的情况下,能够优先生成分子间还原产物,当电子给体为三乙胺时,分子间产物占总产物的比例高达97％。这里,底物分子和电子给体相互作用强弱和接触程度是影响该反应化学选择性的关键因素,而液晶相的黏度以及致密性使得底物和电子给体能够充分接触,不容易发生扩散,保证多步的反应有效发生,能够有效控制反应的化学选择性,但是对立体选择性控制不明显。　　 手性离子液液晶能够提供手性微环境,在苯基环己基甲酮光照反应中只加入非手性的电子给体三乙胺时,即可得到对映体过量值为13％的对映体选择性,这可能是手性中心附近的羟基与苯基环己基甲酮形成氢键,同时苯基环己基甲酮的苯环与离子液体的咪唑环存在cation-π相互作用,在这两种相互作用共同作用下,手性中心向底物分子发生了手性传递的结果。长链离子液体构建的微乳液和液晶能够作为微反应器控制光化学反应的选择性,这大大拓展了离子液体的应用范围。