10.3964/j.issn.1000-0593(2020)03-0694-06
高压下正戊醇的构象和氢键研究
压力是一个重要的物理参量,通过调节物质内部分子、原子间距离和相互作用力,可以引起物质结构和构象变化.正醇是一种最简单的羟基代替烷基链末端氢原子的有机物,通过氢键和烷基链之间的作用力结合在一起,被称为氢键液体.氢键的键能较小,在外部压力作用下,氢键容易被压缩而断裂或网络重排,从而导致晶体结构和对称性的改变,对材料的性能产生重要影响.正戊醇是一种短链正醇,结构虽然简单,却可以作为烷基链结构有机物的典型代表.然而,高压下正戊醇的性质研究较少,尤其压力作用下其构象变化和氢键研究尚未见报道,因此正戊醇高压研究有待进一步深入.拉曼光谱和红外光谱是高压研究中常用的谱学测量技术,能够原位探测压力作用下分子内部基团变化,是研究结构、构象和氢键作用的有效手段.基于此,利用金刚石对顶砧装置(DAC),结合拉曼光谱和红外光谱,在0～12.0 GPa压力范围对正戊醇进行了高压研究.实验结果分三部分讨论:(1)研究了压力作用下正戊醇的结构相变行为.压力在3.2 GPa时,拉曼特征峰变锐变窄,同时有特征峰劈裂和新特征峰出现的现象,说明在该压力点发生一次液固相转变.(2)揭示了正戊醇在高压下的构象变化.正戊醇存在两种构象:反式构象和扭曲构象.通过分析两种构象特征峰随压力的变化,发现正戊醇发生液固相转变的过程伴随有构象变化,液态时以扭曲构象为主,固态时以反式构象为主.(3)探究了高压对正戊醇氢键的影响.羟基的特征峰随压力的增加发生红移,说明在加压过程中氢键作用增强.伴随液固相变,羟基特征峰劈裂成多个峰,形成新的氢键网络或团簇,且随压力的增加氢键网络或团簇逐渐增大,说明氢键对压力非常敏感,且对正戊醇晶体结构的稳定起着促进作用.该研究不仅为正戊醇生产应用提供重要的指导作用,同时为其他同类或复杂分子体系的物理和化学特性研究提供参考.
正戊醇、拉曼光谱、红外光谱、高压、构象、氢键
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O657.3(分析化学)
国家自然科学基金项目21503194;河南省自然科学基金项目162300410317;河南省高等学校重点科研项目18B140013
2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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