十二胺捕收剂溶剂化效应及其水相氢键超分子作用的密度泛函研究

作者：刘跃龙; 徐尧; 刘够生

来源：计算机与应用化学, 2014, 31(07): 769-773.

• 十二胺
• 溶剂效应
• 自洽反应理论(SCRF)
• 密度泛函(DFT)
• 分子静电势(MEP)

采用密度泛函方法研究了十二胺在气相、苯、乙酸、乙醇及水中的分子构型、电荷分布以及前线轨道。首先采用B3LYP/6-31G(d,p)及B3 LYP/6-311++G(d,p)进行优化,采用自洽反应理论(SCRF)的极化连续介质模型(PCM)进行不同溶剂条件下的优化并进行自然键轨道(NBO)分析。结果表明,对比气相条件下,十二胺分子的几何构型发生了微弱变化,这种变化随着溶剂介电常数的增加长程稳定性增强,溶剂化效应使前线轨道中HOMO趋于比LUMO更稳定,NBO分析表明溶剂化能主要来源于LP(1)N38→π~*C32-C33。随着溶剂介电常数的增加,十二胺分子采用B3 LYP/6-31+G(d,p)的△EHOMO-ELUMO由气相-0.23773 a.u至水相中-0.25120 a.u,溶剂化能-13.36 kcal/mol,采用B3 LYP/6-311++G(d,p)的△EHOMO-ELUMO由气相-0.22755 a.u至水相中-0.24004 a.u,溶剂化能-13.02 kcal/mol,溶剂化能趋于稳定,表明十二胺分子的溶剂化效应采用B3 LYP/6-31+G(d,p)构型趋于稳定。采用B3LYP/6-31+G(d,p)对十二胺与水分子氢键超分子结构进行了研究,利用分子静电势(MEP)进行氢键及反应活性位分析,结果表明氢键作用是引起十二胺分子结构和性质变化的主要原因。研究结果对十二胺捕收剂在溶剂条件下对矿物的浮选机理认识具有一定的理论意义。

• 单位
  华东理工大学; 江西科技师范大学; 化学化工学院; 化学工程联合国家重点实验室