异辛基乙二胺-TFSA型离子液体与水分子间的氢键相互作用

摘要

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([HEtHex][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[HEtHex][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[HEtHex][TFSA]与n H 2 O(n=1,2,6)分子间形成的氢键相互作用.首先构建[HEtHex][TFSA]与n H 2 O(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[HEtHex][TFSA]与n H 2 O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,[HEtHex][TFSA]-n H 2 O的最稳定构型分别为N3(n=1),N7(n=2)及N9(n=6).[HEtHex][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[HEtHex][TFSA]与所结合水分子数量的增加,[HEtHex][TFSA]与n H 2 O间氢键相互作用随之增强,即E HB(sum)值增大趋势为N3(n=1)