咪唑类离子液体粘度数据的收集及其QSPR研究

论文摘要

离子液体是近十几年内才发展起来的一种全新的绿色溶剂,因其优异的物理化学性质,已经在诸多领域引起了广泛的研究兴趣。但离子液体有一个不足的地方,就是其粘度高（通常比传统有机分子型溶剂高1-3个数量级）,高粘度已经成为制约离子液体工业化应用的瓶颈之一,如何降低其粘度成为离子液体研究领域的一个关键问题。然而目前人们对离子液体粘度的认识还很有限,因此,建立起离子液体微观结构与宏观粘度之间的定量关系,揭示离子液体粘度高的微观本质,对于低粘度离子液体的定向合成与设计有重要的意义。基于此,本文主要开展了如下研究：1)建立了咪唑类离子液体粘度的数据库,收集了1983-2009年间的粘度数据,共包括1731条数据条目,涉及255种离子液体（79种阳离子,71种阴离子）；2)基于所建数据库,定性分析了影响离子液体粘度的一些因素,发现了温度、压力、阳离子上的烷基侧链、阳离子C（2）位置甲基化、阴离子结构等对粘度的影响规律；3)从数据库中选出四类咪唑离子液体进行了定量结构性质关系（QSPR）研究,得到了较好的拟合模型（相关性系数R2>0.92）,结果表明,阴阳离子间的静电作用对咪唑类离子液体粘度的影响很大,其它诸如氢键、范德华作用及分子体积、对称性、极化率等对粘度也有一定影响；4)将咪唑类离子液体粘度的QSPR结果与传统分子型有机溶剂粘度的QSPR结果进行了比较,发现,不同于分子型有机溶剂,在咪唑类离子液体中,阴阳离子间的静电作用是影响粘度的主要因素之一,而氢键作用、范德华作用次之。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 离子液体及其发展史
• 1.2 离子液体出现的背景
• 1.3 离子液体的特性
• 1.4 离子液体的结构
• 1.4.1 构成离子液体的阳离子
• 1.4.2 构成离子液体的阴离子
• 1.5 离子液体的应用
• 1.5.1 离子液体在有机反应中的应用
• 1.5.2 离子液体在萃取分离中的应用
• 2）'>1.5.3 离子液体和超临界二氧化碳（scCO₂）
• 1.5.4 离子液体在电化学中的应用
• 1.5.5 离子液体在生物催化中的应用
• 1.6 离子液体的其他相关研究
• 1.6.1 功能化离子液体
• 1.6.2 高分子离子液体
• 1.7 离子液体的物理化学性质
• 1.7.1 粘度
• 1.7.2 熔点
• 1.7.3 密度
• 1.7.4 热分解温度
• 1.7.5 电化学性质
• 1.7.6 表面张力
• 1.7.7 其他性质
• 1.7.8 离子液体混合物的物理化学性质
• 1.8 定量结构-性质相关（QSPR）
• 1.9 离子液体的QSPR研究进展
• 1.9.1 熔点的QSPR研究
• 1.9.2 界面张力的QSPR研究
• 1.9.3 无限稀释活度系数的QSPR研究
• 1.9.4 溶解系数和分配系数的QSPR研究
• 1.9.5 生物毒性的QSPR研究
• 1.9.6 电导率和粘度的QSPR研究
• 1.10 研究意义和内容
• 第二章 离子液体粘度数据的收集
• 2.1 数据简介
• 2.2 数据的来源
• 2.3 数据存放格式
• 2.4 小结
• 第三章 离子液体粘度变化规律的定性分析
• 3.1 温度对粘度的影响
• 3.2 压力对粘度的影响
• 3.3 阳离子结构对粘度的影响
• 3.4 阴离子结构对粘度的影响
• 3.5 咪唑的C（2）位置甲基化对粘度的影响
• 3.6 杂质对粘度的影响
• 3.7 小结
• 第四章 离子液体粘度的QSPR研究
• 4.1 QSPR研究方法介绍
• 4.1.1 量子化学在定量结构-性质相关中的应用
• 4.1.2 人工神经网络技术在定量结构-性质相关中的应用
• 4.1.3 拓扑学方法在结构-性质相关研究中的应用
• 4.1.4 基团贡献法预测有机物理化性质
• 4.2 量子化学计算软件Gaussian简介
• 4.3 CODESSA软件包
• 4.4 QSPR法研究离子液体的粘度
• 4.4.1 研究离子液体粘度的必要性
• 4.4.2 计算方法
• 4.4.3 结果与讨论
• 4.5 与有机物粘度的QSPR研究相比较
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 附录A
• 发表文章目录
• 致谢
• 作者和导师简介