含卤素原子离子液体中卤键作用的理论研究进展
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卤键
卤键是指发生在某个分子实体中卤原子的亲电区域与另一或相同分子实体中的亲核区域
间的净的吸引相互作用[5]。并且它是以卤原子为电子密度受体的非共价作用[6]。计算表明,
能够发生卤键作用的卤素原子X,在沿着Y-X键轴方向的外围中心区域具有正的表面静电势。
Politzer等[7-13]创造性地将这一正的表面静电势区域命名为-穴(-hole,缩写为h),并将
-穴与电负性位点间具有高度方向性的静电相互作用称之为-穴键。Politzer等的这一基本
思想可以追溯到1992年[14],当时通过理论计算得到:在氯/溴代甲烷的分子中,Cl和Br原
子末端具有正的表面静电势,可以与电负性基团发生有方向性的分子间相互作用。
实际上可以看出,所谓的卤键(或-穴键)与anion/lep-相互作用享有某些共同的关
键特征(common key features)。即,(1)涉及分子实体正的表面静电势区域;(2)有方向
性的非共价相互作用。
总之,可以说卤键这一名称是就作用的元素名称而命名的,anion-作用是从相互
作用的化学对象而言的,而-穴键和-穴键是就其作用的供体分子的表面静电势这一物理特
征而言的,两种作用统一在分子表面静电势这一物理框架内,视角不同,但都具有明确的科
学意义及广阔的应用前景。
分子中原子核与电子在任一点r处的静电势V(r)可用式(1)表示[7,29]:
rr'r')(r'rR(r)AAAdρZV (1)
式中,ZA为原子核A在位于RA处的电荷,(r)为电子密度。当计算分子表面的静电势时,V(r)
可用VS(r)表示,称为分子表面静电势。分子表面静电势是表征分子物理特性的一种重要参
数,并有助于理解和预测分子间的非共价作用。
卤键的方向性主要由成键的卤原子表面电荷分布的各向异性决定的。卤原子的外层电子
排布为s2p2xp2yp1z构型,当卤原子与其它原子(如C原子)共价结合时,p1z轨道上的单电子
离子液体电化学窗口的研究进展
离子液体作为一种独特的新型电解质,具有低蒸气压、可设计性强、电化学窗口宽广等优点,在电化学领域具有广泛的应用前景。其中,离子液体电化学窗口的研究更是备受。本文将综述近年来离子液体电化学窗口的研究进展,以期为相关领域的研究提供参考。
离子液体电化学窗口是指离子液体在电极表面形成的双电层内的电位范围。在这个范围内,离子液体可以保持稳定,同时能够实现电子转移、质子传递等电化学反应。然而,离子液体电化学窗口的大小和形状受到离子液体本身的结构、电极表面的性质以及温度等因素的影响,其研究具有挑战性。
近年来,随着实验技术的进步,离子液体电化学窗口的研究方法得到了不断优化。实验设计主要包括电极材料的选取、离子液体的合成与表征、电化学测试等方面。通过测量离子液体在不同电极表面的电化学窗口,结合循环伏安法、计时电流法、电化学石英晶体微天平等方法,研究者们可以获得丰富的电化学信息。
通过这些研究方法,研究者们在离子液体电化学窗口方面取得了一些重要的发现。例如,某些离子液体在特定的电极表面可以表现出较高的电化学活性,为实现高效的电化学反应提供了可能。不同种类的离子液体电化学窗口存在明显差异,为离子液体的筛选和优化提供了指导。
对实验结果的深入讨论表明,离子液体电化学窗口的大小和形状主要受离子液体阴、阳离子的种类和极化率影响。同时,电极表面的粗糙度、电导率以及环境温度等因素也对电化学窗口产生重要影响。这些发现不仅丰富了我们对离子液体电化学窗口的认识,还为拓展其应用领域提供了理论依据。
尽管在离子液体电化学窗口的研究方面取得了一定的成果,但仍存在一些问题和挑战。离子液体电化学窗口的宽广程度与其在电化学反应中的性能并不完全一致,研究者们需要深入探讨其内在和影响机制。目前的研究主要集中在特定离子液体和电极体系上,需要进一步拓展至更多种类的离子液体和电极材料,以评估其普遍性和应用潜力。
虽然实验设计和技术在不断进步,但离子液体电化学窗口的研究仍然面临一些技术挑战,如精确控制离子液体在电极表面的形貌和结构、阐明离子液体在电化学反应中的动态行为等。未来需要进一步发展先进的实验技术和理论模型,以推动离子液体电化学窗口研究的深入发展。
化工进展
Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期
离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展
容凡丁1,丁泽相1,曹义风1,2,陈俐吭1,2,杨柳1,2,申福星1,2,杨启炜1,2,鲍宗必1,2
(1 浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058;2 浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000)
摘要:结构相似物的分离是物耗和能耗最集中的化工过程之一。对于具有不饱和键差异的化合物而言,它们的物
化性质极为相近,高效分离极具挑战。离子液体因其特殊的理化性质、结构可设计以及多重分子间相互作用位点
等特点而广泛应用于不饱和键差异化合物的分子辨识分离。本文综述了离子液体强化不饱和键差异化合物分离的
研究进展,重点介绍了常温常压下为气态的低碳烃、液态的中等碳链烃及固态的天然活性同系物等代表性体系的
分离,突出了离子液体分离不饱和键差异化合物的构效关系、分离机理及分离工艺流程评价,并展望了离子液体
强化不饱和键差异化合物分离的未来方向。
关键词:离子液体;分子辨识分离;萃取;选择性;不饱和键
中图分类号:TQ028.8 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2024)01-0198-17
Progress in enhanced separation of compounds differing in unsaturated
bonds by ionic liquids
RONG Fanding1,DING Zexiang1,CAO Yifeng1,2,CHEN Lihang1,2,YANG Liu1,2,SHEN Fuxing1,2,
YANG Qiwei1,2,BAO Zongbi1,2
(1 College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang, China; 2 Institute of
卤键弱作用浅谈
王亚琴;邵群
【摘 要】Halogen bonding, a noncovalent, int ermolecular weak interaction
analogues to hydrogen bonding, exists between σ antibonding orbital of
halogen atoms and atoms with lone-pair electron and πelectron system,
which exerts unique effect in the field of desigh of functional materials and
biomedicine. In this paper, the interaction essence of halogen bonding was
simply introduced, the developing history of halogen bonding was
elaborated and the basic character of halogen bonding was depicted,
looking forward to much more comprehension toward halogen bonding.%卤键是与氢键相似的一种分子间非共价作用,存在于卤原子的σ反键轨道与具有孤电子对的原子或π电子体系之间,在功能材料与生物药物设计方面发挥了独特作用。介绍卤键的作用本质,阐述卤键发展简史,并描述卤键的基本特征。
【期刊名称】《淮南师范学院学报》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】3页(P80-82)
【关键词】卤键;非共价作用;碘三/碘五负离子
【作 者】王亚琴;邵群
【作者单位】安徽建筑大学 材料与化学工程学院,安徽 合肥 230022;安徽建筑大学 材料与化学工程学院,安徽 合肥 230022 【正文语种】中 文