【摘要】：采用核磁共振氫譜(~1H NMR)和量子化學(xué)(QC)方法研究不同溫度下乙醇水溶液和乙二醇水溶液中醇與水之間的相互作用。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種醇水溶液中水質(zhì)子的化學(xué)位移呈現(xiàn)兩種不同的變化趨勢(shì)。隨著含水量的增加,乙醇(ET)水溶液中水質(zhì)子化學(xué)位移急劇降低,而乙二醇(EG)水溶液中水質(zhì)子的化學(xué)位移緩慢增加。兩種醇水溶液中的羥基質(zhì)子隨著濃度的增加,其共振峰移向低場(chǎng)。不同溫度下隨著濃度的增加兩種醇水溶液的烷基質(zhì)子共振峰單調(diào)的移向低場(chǎng)。幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果表明醇羥基質(zhì)子與水質(zhì)子之間氫鍵的形成弱化了醇中O—H鍵,從而導(dǎo)致其鍵長(zhǎng)增加。值得注意的是在相同的極化作用和擴(kuò)散作用下采用密度泛函理論(DFT)(B3LYP)計(jì)算得到的ET和EG的C-H鍵,C-C鍵和O-H鍵的鍵長(zhǎng)值大于采用HF理論計(jì)算得到的結(jié)果。與此相反的是采用HF理論得到的ET和EG的O-H…O鍵強(qiáng)度大于采用DFT(B3LYP)理論得到的結(jié)果。幾何構(gòu)型優(yōu)化結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。在NMR化學(xué)位移的計(jì)算中,就文中所提到的理論水平而言,DFT要優(yōu)于HF。而對(duì)于同一理論,其基組越大,計(jì)算值越接近實(shí)驗(yàn)值。
[Abstract]:The interaction between alcohols and water in ethanol aqueous solution and ethylene glycol aqueous solution at different temperatures was studied by 1H NMR and quantum chemical (QC) method. The experimental results show that the chemical shifts of water in two kinds of alcohol aqueous solutions show two different trends. With the increase of water content, the chemical shift of water in ethanol (ET) aqueous solution decreases sharply, while that in ethylene glycol (EG) aqueous solution increases slowly. With the increase of concentration, the resonance peak of hydroxy proton in two kinds of alcohol aqueous solution shifts to low field. At different temperatures, the alkyl proton resonance peaks of two kinds of alcohol aqueous solutions move monotonously to the low field with the increase of the concentration. The results of geometric structure optimization show that the formation of hydrogen bond between hydroxy proton and water ions weakens the O-H bond in alcohol, which leads to the increase of bond length. It is worth noting that the C-H bond of ET and EG is calculated by using density functional theory (DFT) (B3LYP) under the same polarization and diffusion. The bond length of C-C bond and O-H bond is larger than that calculated by HF theory. In contrast, ET and EG's O-H are obtained by using HF theory. The O bond strength is higher than that obtained by DFT (B3LYP) theory. The results of geometric configuration optimization are in agreement with the experimental results. In the calculation of NMR chemical shifts, DFT is superior to HF. in terms of the theoretical level mentioned in this paper. For the same theory, the larger the base set, the closer the calculated value is to the experimental value.
【作者單位】： 合肥工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院;合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院;
【分類號(hào)】：O645.11

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本文編號(hào)：2309299