1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体热力学性质的研究

用中和法合成了氨基酸离子液体1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸([C₂mim][Ala]),并利用恒温环境的溶解反应热量计,在(288.15±0.01) K-(308.15±0.01) K温度范围内每隔5 K,测定不同质量摩尔浓度离子液体在水中的溶解焓(Δ_solH_m^θ).根据Archer的方法,通过线性拟合得到了该离子液体的标准摩尔溶解焓(Δ_sol),并计算了其相对表观摩尔溶解焓(^ΦL).在298.15 K下,根据Glasser经验方法得到了格子能U_POT = 566 kJ·mol^-1,并计算了其阴阳离子水化焓值(ΔH⁺ + ΔH^-) = -620 kJ·mol^-1及阴离子水化焓ΔH^-([Ala]^-) = -387 kJ·mol^-1.此外,估算了[C₂mim][Ala]水溶液的热容(C_p(sol))和表观摩尔热容(^ΦC_p).     

4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸甲酯的热力学研究

用精密自动绝热量热计测定了自行合成并提纯的4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸甲酯在80～380 K温区的摩尔热容.实验结果表明,在345～360 K温区,该化合物有一固-液熔化过程.经两次重复测定,得其熔化温度、摩尔熔化焓以及熔化熵分别为:(357.201±0.080) K, (26.289±0.029) kJ·mol^-1和(73.597±0.070) J·mol^-1·K^-1.通过分步熔化法得到该物质绝对纯样品的熔点为357.449 K.根据热力学关系和热容数据,计算出了该化合物相对于标准参考温度298.15 K的热力学函数.用DSC和TG热分析技术在300～500 K温区对该物质的热力学性质作了进一步研究,得到与绝热量热法一致的固-液熔化过程热力学参数,并得到该化合物蒸发过程的热力学参数:沸点为488.06 K,摩尔蒸发焓为81.73 kJ·mol^-1.     

α-氰基丙烯酸乙酯阴离子聚合的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论DFT-B3LYP方法,在6-31G^*基组水平上,首次全优化计算了α-氰基丙烯酸乙酯与羟基反应势能面上的反应物、过渡态的分子几何、电子结构、能量、IR光谱和热力学性质,求得气相中反应的活化能为13.83 kJ·mol^-1,引发速率常数数量级为10¹⁰ s^-1,从热力学和动力学两方面阐明了阴离子聚合机理.通过自洽反应场(SCRF) B3LYP/6-31G^*计算,系统研究了相对介电常数分别为2.02, 2.38, 7.58和12.3的溶剂对反应物和过渡态的结构和反应机理的影响,发现溶剂效应使过渡态的活化能随极性增大而下降,并使引发反应在极性溶剂中接近于无垒反应.     

2,6-二巯基嘌呤质子转移异构化的密度泛函理论研究

采用密度泛函B3LYP方法, 在6-311＋G(d,p)基组水平上对2,6-二巯基嘌呤质子转移引起的硫醇式与硫酮式互变异构反应进行了计算研究, 获得了互变异构过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和质子转移反应的速率常数等性质. 计算结果表明, 2,6-二巯基嘌呤无论是孤立分子还是一水合物, 其二硫酮式R是最稳定异构体. 由二硫酮式通过分子内质子转移向二硫醇式异构化共有6条反应通道, 其主通道(1)速控步骤的活化能为139.1 kJ•mol^－1, 速率常数为2.16×10^－12 s^－1; 当水分子参与反应以双质子转移机理异构化时, 活化能显著降低, 有利于硫酮式向硫醇式转变, 其主通道(7)速控步骤的活化能为61.3 kJ•mol^－1, 速率常数为1.33×10 s^－1. 计算结果还表明, 氢键作用在增大2,6-二巯基嘌呤氢键一水合物稳定性、降低质子转移异构化反应活化能等方面起着重要的作用.     

2-肟基丙二腈与羟胺反应合成1,3-二氨基-1,2,3-三肟基丙烷反应动力学研究

2-肟基丙二腈与羟胺反应合成1,3-二氨基-1,2,3-三肟基丙烷是合成呋咱衍生物的关键步骤. 利用紫外光谱法对该反应的动力学进行了研究. 实验结果表明反应为二级反应, 分反应级数各为一级. 10 ℃时, 该反应速率常数为0.0679 L•mol^－1•min^－1|提高2-肟基丙二腈、羟胺的浓度和反应温度, 可以加快反应速率.     

微量热法研究燃料电池PtRu/C催化剂的CO微分吸附热

用微量热法技术测量CO的微分吸附热以探测碳负载的单金属Pt,Ru及双金属Pt-Ru催化剂的CO表面吸附位.结果表明,单金属Pt催化剂显示出最高的初始微分吸附热(q_initial=125 kJ·mol^-1);单金属Ru催化剂具有最低的初始微分吸附热(q_initial=109 kJ·mol^-1);三种双金属PtRu催化剂的初始微分吸附热(q_initial=124～112 kJ·mol^-1)界于两种单金属之间.当双金属PtRu催化剂Pt:Ru原子比为1:2时,催化剂Pt原子表面上的强CO吸附位(> 112 kJ·mol^-1)被Ru原子所覆盖而完全消失.     

异苯橡胶环化反应动力学研究及产物微细结构表征

本文采用红外光谱法研究了前无报导的聚异苯橡胶环化反应动力学,测定了标题反应的动力学参数:反应级数n=1;活化能E_a=53.2kJ·mol^-1;指前因子A=2.24×10⁶min^-1,确立了该反应速率常数k_T与s反应温度T之间的函数关系为:Ln(k_T/min^-1)=14.62-6.40×10³K/T并采用核磁共振法分析了标题反应的产物环化异苯橡胶的微细结构,提出了标题反应的可能机理,并对活化能及指前因子进行了分析讨论。     

合成黑索今中副产物3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷的晶体结构及热分解动力学

直接法硝解乌洛托品制备黑索今的过程中合成了一种新型的环形副产物,采用硅胶柱层析法分离得到3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷,洗脱剂为:丙酮/二氯甲烷,梯度洗脱.以丙酮为溶剂培养得到了3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷单晶,用元素分析、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(NMR)以及质谱(MS)对其结构进行了表征,用X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构.结果表明,晶体C₃H₆N₄O₅分子量为178.12,属于单斜晶系,空间群P121/n1,晶胞参数: a = 0.58128(13) nm, b = 1.72389(14) nm, c = 0.71072(6) nm, β =112.056°, V = 0.66006(16) nm³, Z = 4, D_C= 1.792 g·cm^-3, μ = 0.17 mm^-1, F(000) = 368.0,最终偏差因子R =0.0397.用同步热分析仪技术研究了3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷的热行为, DSC曲线上在383.15和519.05 K分别有一个尖锐的熔化吸热峰和分解放热峰.另外,根据Kissinger方程及Flynn-Wall-Ozawa方程和不同升温速率下的TG曲线计算得到了该化合物的热分解动力学参数(活化能和指前因子),利用Coats-Redfern法研究了该物质的热分解机理.结果表明: 3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷是一种低熔点、热稳定性好的化合物. Kissinger方程计算其活化能为212.32 kJ·mol^-1,指前因子为6.20×10²⁰ s^-1, Flynn-Wall-Ozawa方程计算其活化能为210.39 kJ·mol^-1,该物质的热分解动力学方程为G(α) = (1-α)^-1-1,反应级数为2.     

HS+HO2气相反应机理及主通道速率常数的理论研究

采用CCSD(T)/6-311++G(3df, 2pd)//B3LYP/6-311+G(2df, 2p)双水平计算方法构建了HO₂+HS反应体系的单、三重态反应势能面,并对该反应主通道的速率常数进行了研究。研究结果表明,标题反应经历了八条反应通道,其中三重态反应通道R1是标题反应主通道。此通道包含路径Path 1 (R → ³IM1 → ³TS1 → P1(³O₂+H₂S))和Path 1a (R → ³IM1a → ³TS1a → P1(³O₂+H₂S))两条路径。利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT),分别计算了主路径Path 1和Path 1a在200-800 K温度范围内的速率常数k^TST、k^CVT和k^CVT/SCT,在此温度区间内路径Path 1和Path 1a具有负温度系数效应。速率常数计算结果显示,对主路径Path 1和Path 1a而言,变分效应在计算温度段内有一定影响,与此同时量子力学隧道效应在低温段有显著影响。路径Path 1和Path 1a的CVT/SCT速率常数的三参数表达式分别为k₁^CVT/SCT(200-800 K) = 1.54×10^-5T^-2.70exp(1154/T) cm³ ·molecule^-1·s^-1和k_1a^CVT/SCT(200-800 K) = 5.82×10^-8T^-1.84exp(1388/T) cm³·molecule^-1·s^-1。     

可见光诱导下喹喔啉酮与吡咯衍生物的氧化偶联（英文）

发展了一种区域选择性的喹喔啉酮3-位氧化偶联富电子吡咯衍生物的方法.以Mes-Acr-Me⁺ClO₄^-(3 mol%)为光敏剂,空气氧为氧化剂,高收率得到喹喔酮与吡咯衍生物的氧化偶联产物.该方法底物的官能团适用范围广,反应高效绿色,可快速构建基于喹喔啉酮-吡咯衍生物的药物分子库.相同测试条件下的Stern-Volmer荧光淬灭实验表明缺电子芳烃1-甲基喹喔啉酮对光敏剂的淬灭速率常数K_q=1.2×10⁹ L·mol^-1·s^-1,而富电子芳烃1-甲基吡咯/1-甲基吲哚的淬灭常数约为1.06～1.07×10¹⁰ L·mol^-1·s^-1,后者的荧光淬灭速率几乎是前者的10倍.     

CH3CF2O2与HO2自由基反应机理的理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法，在6-311G、6-311+G(d)、6-311++G(d, p) 基组水平上研究了CH₃CF₂O₂与HO₂自由基反应机理. 结果表明, CH3CF₂O₂与HO₂自由基反应存在两条可行的通道. 通道CH3CF₂O₂＋HO₂→IM1→TS1→CH₃CF₂OOH＋O₂的活化能为77.21 kJ•mol^－1，活化能较低，为主要反应通道，其产物是O₂和CH₃CF₂OOH. 这与实验结果是一致的；而通道CH₃CF₂O₂＋HO₂→IM2→TS2→IM3→TS3→IM4＋IM5→IM4＋TS4→IM4＋OH＋O₂→TS5＋OH＋O₂→CH₃＋CF₂O＋OH＋O₂→CH₃OH＋CF₂O＋O₂的控制步骤活化能为93.42 kJ•mol^－1，其产物是CH₃OH、CF₂O和O₂. 结果表明这条通道也能发生，这与前人的实验结果一致.     

Primary yields of CH3O and CH2OH radicals resulting in the radiolysis of high purity methanol

The triethylsilane radical R₃^•Si, produced by radiolysis in an airfree methanol/silane-system, acts as a specific scavenger for the CH₃^•O and ^•CH₂OH transients with rate constants, k₁₄(R₃^•Si + CH₃^•O) = 1.1 x 10⁸ dm³ mol^-1s^-1 and k₁₅(R₃^•Si + ^•CH₂OH) = 0.7 x 10⁸ dm³ mol^-1s^-1, resulting in R₃Si—OCH₃ (triethylmethoxysilane) and R₃Si—CH₂OH (triethylsilylmethanol). By increasing the silane concentration (range: 10^-2-6 mol dm^-3 R₃SiH) the formation of the otherwise major products of methanol radiolysis, formaldehyde and glycol, is successively reduced to nil. The yield of R₃Si—CH₂OH, studied under the same conditions, passes a maximum at about 0.8 mol dm^-3 R₃SiH and then also diminishes. On the other hand, the yield of R₃Si—OCH₃ is increased correspondingly and reaches an interpolated value of G = 3.75 ± 0.1 at 4 mol dm^-3R₃SiH. This indicates that the radical CH₃^•O (G = 3.75 ± 0.1) is the primary radiolytic transient of methanol in addition to H, e^-_sol etc., but not ^•CH₂OH species. The latter one is obviously formed by the secondary reaction: CH₃^•O + CH₃OH→ CH₃OH + ^•CH₂OH.     

Ti-MWW分子筛钛氧活性中心与溶剂分子吸附作用的理论研究

采用密度泛函理论方法,研究了钛硅分子筛Ti-MWW与H₂O₂所形成的钛氧活性中间体的结构,以及溶剂分子吸附对其几何结构和电子结构的影响。结果表明,骨架Ti与H₂O₂作用生成两种钛氧活性中间体,即五元环的Ti-η¹-OOH和三元环的Ti-η²-OOH,骨架Ti中心可再吸附一个溶剂分子,形成六配位络合物结构,不同溶剂分子的吸附能力为H₂O > CH₃OH > CH₃CN。两种钛氧活性中心与溶剂分子的吸附作用略有不同,表现为Ti-η¹-OOH > Ti-η²-OOH,而Ti的落位也对吸附效应有很大影响, T1位点的Ti中心与溶剂分子的吸附作用明显强于T3位点的Ti中心。溶剂分子吸附还将影响活性氧的亲电性和催化活性。计算结果表明在Ti-η²-OOH活性中心吸附CH₃CN可降低氯丙烯环氧化反应的活化能。     

薄层光谱电化学法测定辅酶B12模型化合物的生成速率常数

用薄层光谱电化学方法和单电位-计时吸收光谱法(SPS-CA),测得钴四苯基卟啉(CoTPP)分别与碘甲烷、苄基氯和氯丁烷形成含σ钴-碳键辅酶B₁₂模型化合物的速率常数为11.09、1.62×10²和6.93×10^-2mol^-1·L·s^-1。钴卟啉与这3种卤代烷的反应是二级反应,对各自的反应物Co(Ⅰ)TPP和卤代烷都是一级反应。     

LiCl-KCl-CeCl3熔盐结构与热力学的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法,研究了LiCl-KCl-CeCl₃熔盐中CeCl₃的结构性质和热力学,获得了LiCl-KCl-CeCl₃熔盐中密度与组成、密度与温度的关系数据;径向分布函数g_Ce-Cl(r)的第一个峰位置为0.259nm, Ce³⁺对应的第一个配位数约为6.9;混合熔盐中计算数据与纯熔盐中数据的差异可以解释为混合熔盐中Ce³⁺和Cl^-的相互作用比纯的CeCl₃更强; LiCl-KCl熔盐中Ce³⁺的自扩散活化能为22.5 kJ·mol^-1,从活化能的本质来说, Ce³⁺自扩散所需要克服的能垒要略低于U³⁺(25.8 kJ·mol^-1)。当Ce³⁺的摩尔分数从0.005增加到0.05时,其指前因子从31.9×10^-5 cm²·s^-1减少到21.8×10^-5 cm²·s^-1;随着Ce³⁺摩尔分数从0.005增长到0.05,单位体积内(忽略总体积的变化)Ce³⁺的增加意味着其扩散阻力增加,而自扩散的能力降低,导致了指前因子的减小。     

醋酸钯和四氯对苯醌催化氧化低浓度煤矿瓦斯制甲醇

利用自制的实验系统进行了醋酸溶液中低浓度瓦斯催化氧化制甲醇研究。实验结果表明,以Pd(OAc)₂为催化剂,反应体系中添加对苯醌或四氯对苯醌可改善甲烷活化环境,四氯对苯醌对瓦斯催化氧化过程的作用效果好于对苯醌。四氯对苯醌用量、反应压力和反应温度对瓦斯催化氧化具有重要影响。甲醇生成量随四氯对苯醌用量、反应压力和反应温度升高而增加。CH₃OH是通过反应过程中产生的H₂O₂与CH₄相互作用形成的。CH₃COOCH₃一部分是由Pd²⁺直接氧化CH₄得到的;另一部分是由CH₃OH与反应溶剂CH₃COOH通过酯化反应形成的。     

Density functional and multiphoton ionization studies of N,N-dimethylformamide–(methanol)n clusters

The multiphoton ionization of the hydrogen-bonded clusters N,N-dimethylformamide–(methanol)_n (DMF–(CH₃OH)_n) was studied using a time-of-flight mass spectrometer at the wavelengths of 355 and 532 nm. At both wavelengths, a series of protonated DMF–(CH₃OH)_nH⁺ ions was obtained. The clusters were also investigated by density functional theory B3LYP method in conjunction with basis sets 6-31+G(d,p) and 6-311+G(2d,p). Equilibrium geometries of both neutral and ionic DMF–CH₃OH clusters, and dissociation channels and dissociation energies of the ionic clusters are presented. The results show that when DMF–CH₃OH is vertically ionized and dissociated, DMFH⁺ and CH₃O are the dominant products via proton transfer reaction. A high energy barrier makes another channel corresponding to the production of DMFH⁺ and CH₂OH disfavored. In the DMF–(CH₃OH)H⁺ ion, the proton prefers to link with the O atom of DMF molecule. Variation of atomic charges during proton transfer in hydrogen bond of the protonated cluster DMF–(CH₃OH)H⁺ ion is also discussed.     

阴离子功能化大孔树脂用于二氧化硫的多位点高效捕集

提出了一种针对大孔树脂阴离子功能化的新策略并合成了一系列阴离子功能化大孔树脂[IRA-900][An],在20 ℃和101.3 kPa的吸附条件下实现了对SO₂的超高吸附容量(> 10 mmol·g^-1)。和常规唑基阴离子功能化大孔树脂相比,聚咪唑基硼酸阴离子功能化的大孔树脂[IRA-900][B(Im)₄]在低压条件下仍然展现了卓越的SO₂捕集能力。吸附实验发现,[IRA-900][B(Im)₄]在10.13 kPa和20 ℃的低压环境中能够保持10.62 mmol·g^-1的超高SO₂吸附量。通过红外谱学研究以及密度泛函理论(DFT)计算来进行吸附机理探究,发现聚唑基硼酸阴离子[B(Im)₄]具有独特的正四面体构型,从而打破了阴离子上N负位点之间的电子流动和共轭效应。在[IRA-900][B(Im)₄]捕集SO₂过程中,阴离子连续和SO₂分子发生化学相互作用时,吸附焓变无明显下降。因此,一个[B(Im)₄]阴离子能够提供四个有效的作用位点和SO₂发生化学吸附作用,从而在低压条件下,[IRA-900][B(Im)₄]仍然实现了超高的SO₂捕集能力。此外,我们对阴离子功能化大孔树脂[IRA-900][B(Im)₄]在低压条件下对SO₂吸附的循环稳定性做了探究。结果发现,在20 ℃和10.13 kPa的吸附环境中以及70 ℃的脱附条件下,[IRA-900][B(Im)₄]展现了良好的循环稳定性,具有极大的工业应用价值。最后,这种阴离子功能化的策略以及多位点捕集方法对实现烟气环境中SO₂的高效捕集开拓了新的思路。     

The excess molar volumes of (an alkanol + a branched chain ether) at the temperature 298.15 K and the application of the ERAS model

The excess molar volumes V_m^E {x(CH₃OH or CH₃CH₂OH or CH₃(CH₂)₂OH or CH₃CH(OH)CH₃ + (1 - x){CH₃(CH₂)₂}₂O or CH₃C(CH₃)₂OCH₃ or CH₃CH₂C(CH₃)₂OCH₃} have been calculated from measured values of density over the whole composition range at the temperature 298.15 K in order to investigate OH … O specific interactions. The results are explained in terms of the strong self-association of the alkanols, the specific interaction between the alkanol, and the ether molecules and packing effects upon mixing. The experimental V_m^h results presented here, together with the previously reported data for the molar excess enthalpy H_m^E, has been used to test the Extended Real Associated Solution (ERAS) model.