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中科院兰州化物所离子液体极性研究新进展
2010-05-04  来源:中国聚合物网

    中国科学院兰州化学物理研究所绿色催化课题组在离子液体结构与溶剂极性的相关研究方面取得新进展。最新成果发表在近期出版的《物理化学B》(The Journal of Physical Chemistry B, 2010, 114 (11), pp 3912–3920. DOI: 10.1021/jp911430t)。

    研究人员揭示了基于咪唑的羟基离子液体的独特的极性特征,发现羟基对离子液体的极性呈现出明显的区分效应。通过溶剂显色化染料和荧光探针分子表征,发现对于具有不同阴离子的非羟基的咪唑类离子液体,其极性都很相接近(ET(30) = 50.7–52.6 Kcal/mol)。与非羟基离子液体相比较,羟基离子液体的极性范围变宽(ET(30) = 51.2–61.7 Kcal/mol),且呈现出较强的阴离子依赖性。Kamlet-Taft溶剂参数和密度泛函理论计算表明这种羟基诱导的极性区分效应主要是因为阳离子上引入羟基后,阴离子与羟基之间存在的离子氢键作用因为阴离子种类的不同而得到区分,由此导致离子液体与极性探针分子的作用强弱不同。进一步研究发现,螺吡喃-部花青平衡(Spiropyran-Merocyanine)作为一种极性敏感的探针反应,在此类羟基离子液体中呈现出明显极性响应的溶剂化显色、光致变色和热回复行为。

    研究发现的“超极性”的羟基离子液体([PF6],[NTf2]和[ClO4]),可以作为单一物质而非混合物,用于填补介于水与普通溶剂间的极性空白,这种高极性的非酸和非水的离子介质可广泛用于合成与催化。本研究表明通过引入较高活性的基团(例如羟基)能促进阳离子-阴离子间的相互作用,并提供了一种设计和合成极性-特定离子液体的思路和方法。

The optimized geometries of six ILs from B3LYP/6-31+g (d,p). (a) [EMIm][AC], (b) [EMIm][Cl], (c) [EMIm][PF6], (d) [HOEMIm][AC], (e) [HOEMIm][Cl], and (f) [HOEMIm][PF6] (H-bond is indicated as dashed line).

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