壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO_n）曾是全球產(chǎn)量第二的非離子型表面活性劑,具有優(yōu)異的潤濕、乳化、增溶和洗滌去污等性能,被廣泛用于工農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域。然而由于生物降解性差、環(huán)境累積性強(qiáng)和生物毒性高,目前NPEO_n已在全球范圍內(nèi)被禁用或限用,所以其綠色化學(xué)替代品的研發(fā)已經(jīng)成為非離子表面活性劑及相關(guān)應(yīng)用行業(yè)亟待解決的問題。目前已開發(fā)了多個(gè)部分性能替代品,但是從結(jié)構(gòu)和性能全方位替代NPEO_n的研究甚少。本文從結(jié)構(gòu)替代角度,以環(huán)己醇砌塊替代酚氧砌塊,設(shè)計(jì)并合成了與NPEO_n分子結(jié)構(gòu)相似的非離子表面活性劑壬基環(huán)己醇聚氧乙烯醚（NCEO_n）,并研究其構(gòu)效關(guān)系。通過與NPEO_n比較,重點(diǎn)考察NCEO_n是否擁有優(yōu)異的初級生物降解性,是否保持甚至優(yōu)于NPEO_n的應(yīng)用性能,特別是其乳化硅油的性能,以此評判本文設(shè)計(jì)合成的NCEO_n能否成為NPEO_n的綠色替代品。為了建立快速分析NCEO_n

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

NPEOn的生物降解途徑[10]

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文50ABC圖4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量結(jié)構(gòu)Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC圖4-9通過6-311+G(d,p)基組計(jì)算優(yōu)化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子幾何結(jié)構(gòu)的局部圖Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset從濁點(diǎn)測定的結(jié)果來看，在平均EO加成數(shù)相同時(shí)，NCEOn的濁點(diǎn)顯著高于NPEOn，對此推測除了NCEOn產(chǎn)品中的PEG和PEO分布的影響外，更自由的PEO鏈帶來的線圈狀結(jié)構(gòu)可能是其主要原因，采用量子理論計(jì)算化學(xué)的方法優(yōu)化NPEO1和NCEO1幾何構(gòu)型的結(jié)果證實(shí)了NCEO1的PEO鏈的自由度會(huì)明顯高于NPEO1。本文進(jìn)一步采用6-311+G(d,p)基組計(jì)算了NPEO1和NCEO1與水分子的結(jié)合能，以證實(shí)NCEOn的PEO鏈的親水性高于NPEOn。計(jì)算結(jié)果和優(yōu)化得到的化合物分子與水分子結(jié)合的局部圖分別見表4-6和圖4-10。NPEO1和NCEO1與水分子的結(jié)合能分別為-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，這表明NCEO1中與環(huán)己環(huán)相連的氧原子與水分子結(jié)合形成氫鍵放出的能量大于NPEO1中與苯環(huán)相連的氧原子，因此破壞前者的氫鍵所需的能量更大。根據(jù)表S1的數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到NPEO1、NCEO1與H2O之間形成的氫鍵的鍵長分別為2.02、1.96，更短的鍵長意味著氫鍵更強(qiáng)，因此該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，NCEO1與H2O形成的氫鍵強(qiáng)于NPEO1。更強(qiáng)的氫鍵同更自由的PEO鏈一樣，使得NCEOn在EO加成數(shù)與NPEOn相同時(shí)，濁點(diǎn)卻顯著高于后者，即NCEOn的PEO鏈表現(xiàn)出更強(qiáng)的親水性。

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文50ABC圖4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量結(jié)構(gòu)Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC圖4-9通過6-311+G(d,p)基組計(jì)算優(yōu)化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子幾何結(jié)構(gòu)的局部圖Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset從濁點(diǎn)測定的結(jié)果來看，在平均EO加成數(shù)相同時(shí)，NCEOn的濁點(diǎn)顯著高于NPEOn，對此推測除了NCEOn產(chǎn)品中的PEG和PEO分布的影響外，更自由的PEO鏈帶來的線圈狀結(jié)構(gòu)可能是其主要原因，采用量子理論計(jì)算化學(xué)的方法優(yōu)化NPEO1和NCEO1幾何構(gòu)型的結(jié)果證實(shí)了NCEO1的PEO鏈的自由度會(huì)明顯高于NPEO1。本文進(jìn)一步采用6-311+G(d,p)基組計(jì)算了NPEO1和NCEO1與水分子的結(jié)合能，以證實(shí)NCEOn的PEO鏈的親水性高于NPEOn。計(jì)算結(jié)果和優(yōu)化得到的化合物分子與水分子結(jié)合的局部圖分別見表4-6和圖4-10。NPEO1和NCEO1與水分子的結(jié)合能分別為-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，這表明NCEO1中與環(huán)己環(huán)相連的氧原子與水分子結(jié)合形成氫鍵放出的能量大于NPEO1中與苯環(huán)相連的氧原子，因此破壞前者的氫鍵所需的能量更大。根據(jù)表S1的數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到NPEO1、NCEO1與H2O之間形成的氫鍵的鍵長分別為2.02、1.96，更短的鍵長意味著氫鍵更強(qiáng)，因此該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，NCEO1與H2O形成的氫鍵強(qiáng)于NPEO1。更強(qiáng)的氫鍵同更自由的PEO鏈一樣，使得NCEOn在EO加成數(shù)與NPEOn相同時(shí)，濁點(diǎn)卻顯著高于后者，即NCEOn的PEO鏈表現(xiàn)出更強(qiáng)的親水性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3398083