二氟乙胺-氨/水/氟化氢体系氢键相互作用分析

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:goeas
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
2,2-二氟乙胺(CHF2CH2NH2)是一种重要的脂肪族含氟化合物,广泛应用为许多医药、农药等产品的合成原料或中间体,具有重要的工业价值。其制备方法诸多,尤其以氨为原料合成的路线应用最为广泛;其中,1-氯-2,2-二氟乙烷与过量氨反应的路线由于转化率高、产率高、反应时间短等优势,具有极大的工业化应用潜势。然而,由于二氟乙胺中-NH2基团上的H具有强活泼性,极易与氨等通过氢键作用缔合,导致体系中CHF2CH2NH2-NH3复合物存在。但是,目前鲜有研究关注此类氢键作用及其分子构象,大量后续分离能耗增加,浪费资源。本论文针对生产中这一亟待解决的技术难题进行研究,同时由氨进一步推广到元素周期表同周期水、氟化氢体系,获得以下成果:(1)本研究以1-氯-2,2-二氟乙烷与过量氨为原料,筛选实验装置及工艺流程,制备二氟乙胺。设计单因素实验得到了优化工艺条件:反应温度160℃,操作压力4 MPa,浓度比n(CHF2CH2Cl):n(NH3)=1:3,反应时间9 h。在此条件下,产物转化率为93.51%,反应物转化率高,产物选择性好,反应时间缩短。最后经分馏提纯,制得二氟乙胺纯度为99.8%(气相色谱)。(2)将二氟乙胺分别与氨、水溶液混合制备氢键体系样品,进行核磁图谱、傅里叶红外光谱、表面张力等表征分析。结果表明,NMR图谱中NH2基团化学位移变化显著;FTIR图谱中,特征峰峰形变宽、强度增强并向低频移动,证实了氢键作用的存在。此外,随着氨、水以不同比例与二氟乙胺纯品混合,溶液表面张力增大,体现了氢键对该体系的作用效果。因此,二氟乙胺体系中,NH3与H2O的存在都易产生氢键缔合作用,对相关工艺过程造成不利影响。(3)通过molclus和Gaussian软件在不同水平下进行高精量子化学计算,最终选定17种复合构象,对其进行电荷转移、分子表面静电势、轨道相互作用等分析,并通过绘制RDG及AIM拓扑图实现了氢键作用的可视化研究。结果表明,所有构象均呈现强的稳定性,且1a结构均为各体系中最稳定结构。由于电负性差异的影响,在形成氢键过程中,HF和H2O倾向于作为氢键供体,而NH3倾向于作为氢键受体。(4)基于AIM参数分析,得出氢键作用强度估计的普适方程,适用于通过NH2基团与HX(X=NH2,OH,F)产生氢键作用的一类体系:Y=-0.0785X(10)0.1880(R2=0.947)其中,X表示H···Y直接距离,Y为氢键路径上产生的电子密度。结果表明,氢键距离可以作为判断氢键类型及强度良好的指标。本研究首次较为透彻地分析了CHF2CH2NH2-HX体系,研究结果对该类氢键作用的研究具有重要示范意义和参考价值。(5)利用玻尔兹曼分布公式进行计算,结果表明,温度对二氟乙胺-氨体系中稳定构象的分布具有重要意义。因此,对于实际工业操作,可通过选取合适温度降低由于氢键作用缔合的稳定构象占比,减少后续分离能耗,为国家可持续发展战略做出贡献。
其他文献
双线偏振多普勒天气雷达能够同时获取雷达基数据产品和偏振参量,其RHI回波能够敏感细致地提前反映降水云体精细的垂直结构,可充分发挥各参量研究降水云物理结构。从大气能量
近年来,基于深度学习的人脸识别算法在安防、支付、门禁等领域得到了越来越广泛的应用。在高分辨率人脸识别任务中,深度学习模型已经实现了极高的识别率并且拥有较高的算法稳定性,然而在楼宇安防、罪犯抓捕、走失儿童识别等场景下,所拍摄到的人脸图像往往分辨率较低,进而导致算法识别率降低。围绕此类低分辨率人脸与高分辨率人脸配对识别的问题,近年来涌现了大量的超分辨率与低分辨率人脸识别模型,然而此类模型仍然存在着超分
随着人类社会对能源的需求越来越大,全球能源危机日益加剧,急需开发新的能源来解决化石燃料面临耗尽的问题。二次电池这种可重复利用、环境友好、廉价的电能储存系统引起了广泛关注。目前,锂离子电池以其优异的电化学性能已被应用于电动汽车和便携式电子设备上。其中,钾与锂元素属于同一主族,具有与锂相似的理化性质,因而钾离子电池也成为了研究者讨论的热点。在本文中着重研究了生物质负极材料的储钾性能。生物质材料在自然界
准确的探究东北地区森林地上碳密度分布情况,对中国东北地区的森林生态系统的监测,以及对量化森林生态系统中的碳循环规律有重要意义。然而在目前森林地上碳密度及生物量的研究阶段,对其分布的估算方法并不固定,且方法之间不同的模式对预测结果的能力及不确定性均有差异。因此本文以东北地区主要森林区为例,探究了深度神经网络模型与多源遥感数据结合的思想,对研究区的森林地上碳密度分布潜力进行估算,并从模型角度对影响森林
近年来全球气候变暖随之带来了生态系统的变化,而城市的快速拓张加剧了这种变化,导致部分地区的洪涝、干旱等极端灾害频发。而在城市中,频频爆发的极端高温天气也对人体造成危害,这甚至已成为一个世界性的公共卫生问题。绿地、水体等自然要素作为城市的主要生态环境,可以有效调节并改善局部微气候、缓解城市热岛效应。然而在用地紧张、活动空间较为稀少的高密城区,众多包含自然要素的微绿空间存在未被有效利用的问题。重庆渝中
随着新课程改革的推动,斯滕豪斯提出的“教师成为研究者”这一对教师角色的新要求受到更为广泛的关注。研究型教师能够促进教育的改革和创新,为教育工作带来更多的活力,研究也是教师专业成长的必由之路。历史名师张华中老师一直在教科研的道路上前进着,在成为一名研究型教师的过程中,他勤于学习,用心研究自己的学生,钻研教材,研究教法,形成独具特色教育教学风格。执着的热情与信念、不懈的钻研与创新,涵养了他丰富的教学主
目的:探讨加速康复外科理念(Enhanced Recovery After Surgery,ERAS)对行腹腔镜结直肠癌根治术的患者围术期应激指标及术后恢复的影响。方法:前瞻性纳入2018年10月至2019年12
施工升降机作为载人载货的升降设备广泛应用于各类建筑施工工程。随着我国建筑业的蓬勃发展,低楼层建筑施工工程越来越多,对施工升降设备的功能、安全性等提出了更高的要求。
作为重要的光保护机制,非光化学淬灭(non-photochemical quenching,NPQ)将植物吸收过剩光能以热能形式耗散,以避免发生光损伤。本文选取了同为阴生植物且具有相似光环境的陆地
随着中国城镇化水平迈过50%大关,即将进入60%的增长放缓阶段,中国的城市发展由增量转向存量,作为城市规划最重要的规划之一——公共服务设施规划也面临着重要的转型。传统公共服务设施规划愈发暴露出实施难、落地难、随意修改等问题,“纸上画画墙上挂挂”的表征越发凸显。公共服务设施规划供给事关民生,论文从公共物品供给的视角来研究分析公共服务设施规划供给不足的原因,并希望可以提出对传统公共服务设施规划供给的改