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溶剂极性在许多方面都有重要的应用,已经有超过180种溶剂极性参数被提出并研究了,但是却一直都没有一个明确的定义,因此,溶剂极性参数间的相互关联就尤为重要。特别是在离子液体这种特殊的溶剂被发现之后,它的极性大小也是人们一直想要了解的。 介电常数(εr)是分子溶剂中最为广泛接受的溶剂极性参数,甜菜碱染料30号的电子跃迁能(ET(30))、氮原子的超精细耦合裂分常数(AN)都是随着谱学技术的发展而来的溶剂极性参数,并且在离子液体体系都有着重要的应用。然而,这两类溶剂极性参数的相互关联一直存在局限性。除多参数方程外,直接关联所有类型溶剂的介电常数和谱学参数的模型还未见报道。本论文选择对经典的Onsager反应场模型进行修正,来研究这两类溶剂极性参数的相关性,和离子液体的极性次序与规律。 首先,我们以Onsager反应场为基础,对Onsager反应场的体积进行了重新的定义。通过将第一配位圈的概念引入反应场理论,我们提出了修正的反应场模型。 利用大量的分子溶剂的ET(30)和AN数据(其中包含154种分子溶剂的ET(30)值和44种分子溶剂的AN值)来验证了我们提出的修正的半经验反应场。提出在分子溶剂体系中,以范德华相互作用为主的非质子型分子溶剂中反应场的体积为相对较大的第一配位圈体积,而以氢键相互作用为主的质子型分子溶剂中反应场的体积为相对较小的三个化学键长度范围的体积。在质子型溶剂和非质子型都存在的情况下,修正的反应场体现出了典型的线性关系。溶质探针的 ET(30)和 AN都随溶剂的介电常数的增大而增大,随第一配位圈的体积的增大而减小。说明第一配位圈对ET(30)和AN的影响是非常显著的,并且,我们所观测到的溶剂效应,包括很强的氢键相互作用和静电偶极相互作用,都能够被合理并统一的解释了。同时,我们将修正的半经验反应场应用于β位磷取代的氮氧自由基,证明了模型的普适性。 我们再次通过对反应场的体积的修正,在离子体系中,反应场的体积是更小的一个化学键长度范围的体积,从而将修正的反应场成功应用到了离子液体体系中。在离子液体体系中,ET(30)和 AN值都与修正的反应场有在分子溶剂中同样的线性关系,离子液体中探针的ET(30)和AN都是随着离子液体的介电常数的增大而增大,随着修正的反应场体积的增大而减小的。这样我们就将离子液体与分子溶剂的极性统一起来。 最后,我们提出ET(30)应该作为离子液体的标准极性参数,并总结了大量离子液体(其中包括173种离子液体)的极性次序和规律。离子液体的极性次序如下:伯、仲、叔胺盐>吡啶盐≈咪唑盐≈吡咯盐≈哌啶盐≈吗啉盐>季铵盐≈季鏻盐≈胍盐。所有离子液体的极性都大于丙酮。额外的氢键给体官能团,如羟基能够显著的增大极性。所有含有羟基的离子液体的极性都在乙醇和水之间。增加阳离子上烷基链的长度或者烷基链的个数能够稍微降低离子液体的极性。另外,离子液体的阴离子或者取代基也对极性有一定的影响。 综上,我们通过对 Onsager反应场的体积进行修正,在非质子型分子溶剂、质子型分子溶剂和离子液体中,选择不同的体积大小,从而将它们的极性统一起来,成功的关联了介电常数和 ET(30)以及 AN,得到了离子液体的极性次序和规律。