论文总字数：18706字

摘 要

本文以1-甲基咪唑、1-丁基咪唑、丙基磺酸内酯、乙酸等为原料设计合成两种基于磺酸基的酸性离子液体1-甲基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑乙酸盐（mPSAc）和1-丁基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑乙酸盐（bPSAc）。通过核磁氢谱确证了两种酸性离子液体的结构，并测试酸性离子液体的物理化学参数：哈米特酸度（H₀）、酸碱度（pH）、氢键碱性（β）、极化度（π*）。

研究了mPSAc-mannitol溶液和bPSAc-mannitol溶液的物理性质：密度、粘度。最后通过密度泛函理论（DFT）对两种酸性离子液体mPSAc和bPSAc与甘露醇进行分子模拟，分析了其中分子作用的机理，以此为依据，分析了在酸性离子液体中甘露醇的溶解作用机理。

根据实验数据及分子模拟结果，本文取得以下成果：

1. 通过测试酸性离子液体的物理化学参数，分析得到在酸性离子液体中，阳离子所带烷基链长短，其与甘露醇能否形成氢键无太大影响，相对而言mPSAc的溶解能力强于bPSAc;
2. 分子模拟显示离子液体中羟基的氧原子、磺酸根的氧原子以及亚甲基上的氢原子对分子间氢键的形成具有较强影响。

关键词：离子液体；甘露醇 ；溶解；密度泛函理

Study on the mechanism of synergistic dissolution mechanism mannitol in ionic liquids

Abstract

In this paper, 1-methyl-3 - (propyl-3-sulfonic) imidazolium acetate (mPSAc) and 1-butyl-3 - (propyl-3-sulfonic) imidazolium acetate (bPSAc) were designed and synthesized from 1-Methylimidazole, 1-butylimonide, propylsulactone and acetic acid. The structures of the two kinds of acid ionic liquids were confirmed by ¹H-NMR, and the physicochemical parameters of the acid ionic liquids were tested: Hamite acidity (H₀), pH, hydrogen bond basicity (β), polarization (π *).

The physical properties of mpsac-mannitol solution and bpsac-mannitol solution were studied: density and viscosity. Finally, the molecular mechanism of the two acidic ionic liquids andmannitol was simulated by DFT. The mechanism of molecular action was analyzed. Based on this, the mechanism of dissolution of mamnitol in acidic ionic liquids was analyzed.

Based on experimental data and molecular simulation results, the paper achieved the following results:

1. By testing the physical and chemical parameters of acidic ionic liquids, it is found that in acidic ionic liquids, the length of the alkyl chains carried by the cations in the acidic ionic liquids does not have much effect on whether they can form hydrogen bonds with mannitol. Relatively speaking, the solubility of mPSAc Stronger than bPSAc;

(2) Molecular simulation shows that the oxygen atom of hydroxyl group, the oxygen atom of sulfonate group and the hydrogen atom of methylene group have a strong influence on the formation of intermolecular hydrogen bonds.

Key words: Ionic liquids; Mannitol; Dissolution; Density functional theory

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1前言 1

1.2甘露醇的研究进展 1

1.2.1甘露醇的概述 1

1.2.2甘露醇的应用 2

1.2.3甘露醇的生产方法 2

1.3离子液体的研究进展 3

1.3.1离子液体的概述 3

1.3.2离子液体的应用 3

1.3.3离子液体溶解多糖 3

1.3.4离子液体溶解单糖 4

1.3.5离子液体溶解糖甘露醇 4

1.4本文的立题依据和研究内容 4

1.4.1立题依据 4

1.4.2研究内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验药品与仪器 6

2.1.1 药品 6

2.1.2 仪器 6

2.2 磺酸基酸性离子液体的合成与表征 7

2.2.1 mPSAc的合成与表征 7

2.2.2 bPSAc的合成与表征 7

2.3 磺酸基酸性离子液体的物理化学性质 8

2.3.1 酸性离子液体β和π*的测试 8

2.3.2 酸性离子液体H₀的测试 9

2.3.3 酸性离子液体pH的测试 9

2.4 分子模拟 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 磺酸基酸性离子液体的合成与表征 10

3.2 磺酸基酸性离子液体的物理化学性质 10

3.2.1 酸性离子液体β和π*的测试 10

3.2.2 酸性离子液体H₀的测试 10

3.2.3 酸性离子液体pH的测试 10

3.4分子模拟 10

第四章 结论与展望 11

4.1 结论 11

4.2 展望 11

参考文献 12

致 谢 15

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