咪唑类离子液体粘度数据的收集与QSPR研究

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。

目录

文摘

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声明

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

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

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