ДОБІР КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ СИНТЕЗУ НОВИХ НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ ЕВТЕКТИЧНИХ РОЗЧИННИКІВ НА ОСНОВІ КВАНТОВО-ХІМІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.3.4Ключові слова:
стабільність, молекулярна структура, молекули, нековалентні взаємодії, розчинники, суміші, аналіз поверхні.Анотація
У роботі представлено дослідження процесу добору компонентів для синтезу нових низькотемпературних евтектичних розчинників на основі квантово-хімічного моделювання. Основна увага приділена використанню напівемпіричних методів та теорії функціональної густини для оцінки реакційної здатності та передбачення міжмолекулярної взаємодії потенційних компонентів. Визначено ключові квантово-хімічні параметри, такі як енергії ВЗМО та НВМО, електронегативність, жорсткість і м’якість молекул ряду органічних кислот, що дозволяє оптимізувати процес вибору складових для синтезу новітніх розчинників. Серед досліджуваних органічних кислот малеїнова кислота виявляє найвищу реакційну здатність завдяки низькому енергетичному зазору (-10.3230 еВ), високій електронегативності (5,8732 еВ) та м’якості (0,1937еВ ) молекули. Це робить її ефективним кандидатом для використання в реакціях, де потрібна висока електрофільність. Аскорбінова кисло- та має найбільшу схильність до окисно-відновних реакцій завдяки найнижчому потенціалу іонізації. Винна та яблунева кислоти, навпаки, демонструють вищу стійкість та меншу реакційну здатність через високі значення жорсткості й електронегативності. НЕР-1 (Холін Хлорид-Левулінова кислота) має найнижчу хімічну м’якість (0.1865 еВ) і порівняно високу електрофільність (1.4024), що вказує на його при формування НЕР прогнозно можна очікувати високу реакційну здатність між сполуками. Всі НЕР мають помірні значення електрофільності (близько 1.4), що є сприятливим для збереження їхньої стабільності. Найнижчі значення хімічної м’якості мають НЕР-4 (0.1764 еВ) та НЕР-5 (0.1774 еВ), що вказує на їх високу стійкість. Результати дослідження можуть бути корисними для розробки нових, більш ефективних розчинників для хімічної промисловості, зокрема технології отримання біополімерних матеріалів різного призначення.
Посилання
Abbott, A. P., Capper, G., Davies, D. L., Rasheed, R. K., & Tambyrajah, V. (2003). Novel solvent properties of choline chloride/urea mixtures. Chemical Communications, no. 1, pp. 70-71.
Smith, E. L., Abbott, A. P., & Ryder, K. S. (2014). Deep eutectic solvents (DESs) and their applications. Chemical Reviews, vol. 114, no. 21, pp. 11060-11082.
Zhang, Q., Vigier, K. D. O., Royer, S., & Jérôme, F. (2012). Deep eutectic solvents: Syntheses, properties and applications. Chemical Society Reviews, vol. 41, no. 21, pp. 7108-7146.
Hayyan, A., Hashim, M. A., & AlNashef, I. M. (2016). Superoxide ion in deep eutectic solvents: enhanced reactivity and strong hydrogen bond network. Chemical Reviews, vol. 116, no. 3, pp. 1624-1649.
Hammond, O. S., Bowron, D. T., & Edler, K. J. (2016). Liquid structure of the choline chloride–urea deep eutectic solvent. Angewandte Chemie International Edition, vol. 55, no. 33, pp. 9911-9914.
Francisco, M., van den Bruinhorst, A., & Kroon, M. C. (2013). Low-transition-temperature mixtures (LTTMs): a new generation of designer solvents. Angewandte Chemie International Edition, vol. 52, no. 11, pp. 3074-3085.
Zhang, S., Sun, N., He, X., Lu, X., & Zhang, X. (2012). Physical properties of deep eutectic solvents. Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 57, no. 11, pp. 2873-2884.
