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酸功能化离子液体作为一种能有效替代传统催化剂的新型材料,具有良好的应用前景。为探究阴离子功能基团相同的单、双核离子液体酸强度与分子结构间的基本规律,设计合成了四种酸功能化离子液体,测定并对比了单、双核离子液体的酸强度,对其构型进行了分析,从分子角度验证了实验结论。采用两步法制备出单核磺酸化离子液体[MIM(CH2)4HSO3][HSO4](IL1)与单核羧酸化离子液体[MIM(CH2)4COOH][HSO4](IL3);采用多步法制备出了双核磺酸化离子液体(CH2)4[IM(CH2)4HSO3]2[HSO4]2(IL2)与双核羧酸化离子液体(CH2)4[IM(CH2)4COOH]2[HSO4]2(IL4)。采用Hammett指示剂与紫外光谱联用法对不同浓度的单核离子液体与同浓度的双核离子液体进行了酸强度表征。结果表明,阳离子功能基团相同时,同浓度下的双核离子液体有更高的酸强度;HSO4-同摩尔量下的双核离子液体并未显现出强于单核离子液体的酸强度。阳离子功能基团的不同会对离子液体的酸强度产生一定影响;同浓度下磺酸化离子液体的酸强度更强。利用密度泛函理论(Density functional theory,DFT)中B3LYP/6-311++G(d,p)基组对单核离子液体的阳离子[MIM(CH2)4HSO3]+与[MIM(CH2)4COOH]+、双核离子液体的阳离子(CH2)4[IM(CH2)4HSO3]22+与(CH2)4[IM(CH2)4COOH]22+、单核离子液体构型MIM(CH2)4HSO3][HSO4]与[MIM(CH2)4COOH][HSO4]、双核离子液体构型(CH2)4[IM(CH2)4HSO3]2[HSO4]2与(CH2)4[IM(CH2)4COOH]2[HSO4]2的几种可能存在构型进行了结构优化、能量计算以及频率分析,并对各稳定构型的相互作用能与电荷分布进行分析。氢键是构型稳定与否的重要因素,氢键越多且其长度越短,构型越稳定。阴离子的引入,使阳离子内氢键在键数与键能上均被削弱,阳离子功能基团上的氢原子更倾向于脱落而与阴离子HSO4-中氧原子形成新键,以更稳定的两性离子同H2SO4分子相互作用的构型存在。电荷分析发现,单、双核离子液体中的阴、阳离子功能基团的氢原子显现出了强酸性,其次咪唑环上N-C-N中碳原子上所连接H也显示出较强的酸性;双核离子液体中双咪唑环的存在强化了吸电子诱导效应,使得电子随碳链偏移咪唑环的能力增强,阳离子功能基团-HSO3以及-COOH上的电负性降低,HSO4-上电负性增强,双核离子液体酸性减弱;所得结论具有与实验中单、双核离子液体酸强度强弱顺序一致的规律。