异辛基乙二胺-TFSA型离子液体与水分子间的氢键相互作用

作者：花儿; 黄慧; 郑勋; 李慧^*

来源：西北师范大学学报(自然科学版), 2021, 57(03): 74-82.

DOI：10.16783/j.cnki.nwnuz.2021.03.013

• 质子化离子液体
• 水分子
• 密度泛函理论
• 氢键作用

前期实验研究表明,室温下液态异辛基乙二胺-双(三氟甲磺酰)亚胺([HEt Hex][TFSA])型质子化离子液体(PIL)的疏水性较强,但因阳离子部位具有2个氨基,也显示适宜亲水性,水在其中的溶解度可达11%,并且含水量对其粘度、电导率等物性影响较大,随着含水量的增加,电导率增大,粘度降低.为了从微观机制分析含水量对[HEt Hex][TFSA]物性的影响,利用密度泛函理论(DFT)中的M06-2X方法,在6-311G(d,p)基组条件下,研究了[HEt Hex][TFSA]与nH2O(n=1,2,6)分子间形成的氢键相互作用.首先构建[HEt Hex][TFSA]与nH2O(n=1,2,6)相结合的初猜构型,并通过计算筛选出其较稳定构型共9种(n=1∶N1-N4,n=2∶N5-N8,n=6∶N9).由分析讨论[HEt Hex][TFSA]与nH2O分子间相互作用能、分子振动频率变化值、二阶微扰能、电子密度及Laplace值可知,[HEt Hex][TFSA]-nH2O的最稳定构型分别为N3(n=1),N7(n=2)及N9(n=6).[HEt Hex][TFSA]与水分子间主要形成了N—H…O/H—O…N/O—H…O型中等或强氢键和H—O…F/C—H…O型弱氢键.随着[HEt Hex][TFSA]与所结合水分子数量的增加,[HEt Hex][TFSA]与nH2O间氢键相互作用随之增强,即EHB(sum)值增大趋势为N3(n=1)<N7(n=2)<N9(n=6).同时,与水分子结合后,[HEt Hex][TFSA]阴阳离子间氢键作用力随之减弱,这可能是引起宏观物性研究中随着水分含量的增加其解离度增大,电导率升高的原因.

• 单位
  化学与化学工程学院; 北方民族大学