プロトン性イオン液体中の酸塩基反応と溶媒和

质子离子液体中的酸碱反应和溶剂化

• 批准号: 20031024
• 负责人: 石黒 慎一
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20031024/
• 关键词: イオン液体; 酸塩基反応; プロトン移動; 液体構造; 熱力学; 燃料電池; 酸塩基性; 酸解離定数; イオン溶媒

プロトン性イオン液体(PIL)中には解離性のプロトンが過剰に含まれる.PILを電気化学デバイスへの組み込みや酸塩基反応媒体として応用する場合、溶存するプロトンの状態を知ることが不可欠である.本研究では、様々なPIL中における酸塩基性や酸塩基反応メカニズムについて、熱力学的手法をベースに明らかにすることを目標とした.【PIL中の酸塩基反応】EAN中におけるα-アラニンのカルボキシル基の酸解離定数を電位差滴定法によって調べると3.95であり、水溶液中(2.33)より大きかった.このことは、EAN中におけるH^+供与体がHNO_3であり、水溶液中(H_3O^+)より強酸であることを反映すると考えられる.すなわちEANは酸性溶媒に分類される.しかしながら、他にもいくつかの化合物の酸解離定数を決定したところ、そのシフト幅は一様ではなく、広い範囲の化合物の測定が必要である.【PIL中の溶媒和】PIL中では自己解離平衡が起こっており、自己解離定数pK_<IL>はPILの酸塩基性を示す指標となる.幅広い陽イオン・陰イオンの組み合わせからなるPILについてpK_<IL>を決定すると、水溶液中から見積もられた対応する物理量ΔpKaに対しpK_<IL>=ΔPKa-2に近い値であった.しかし、PIL中におけるこの反応のエンタルピー・エントロピー変化を調べると、水溶液中とは大きく異なっていた.酸塩基反応は化学種の電荷の増減をともなうため、PIL中と水溶液中では溶媒和状態が大きく異なるためだと考えられ、PILの酸塩基性を水溶液中の情報から予測することが困難であることが示された.

プ ロ ト ン sex イ オ ン liquid (PIL) に は dissociation sex の プ ロ ト ン が before turning に containing ま れ る. PIL を electric chemical デ 気 バ イ ス へ の group み 込 み や acid salt base 応 media と し て 応 with す る occasions, soluble す る プ ロ ト ン の state を know る こ と が not owe で あ る. In this study で は, others 々 な PIL に お け る acid salt basic や acid salt base 応 メ カ ニ ズ ム に つ い て, thermodynamics of を ベ ー ス に Ming ら か に す る こ と を target と し た. の acid salt base anti 応 】 in 【 PIL in EAN に お け る alpha ア ラ ニ ン の カ ル ボ キ シ ル base の acid dissociation constant を potential titration に よ っ て adjustable べ る と 3. 95 で あ り, aqueous solution of (2.33) よ り big き か っ た. こ の こ と は, EAN に お け る H ^ + body and supply が HNO_3 で あ り, in aqueous solution (H_3O ^ +) よ り acid で あ る こ と を reflect す る と exam え ら れ る. す な わ ち EAN は acidic solvent に classification さ れ る. し か し な が ら, he に も い く つ か の compound の acid dissociation constant を decided し た と こ ろ, そ の シ フ ト は picture a others で は な く, hiroo い van 囲 の determination of compound の が necessary で あ る. の solvent and 】 in 【 PIL in PIL で は since their dissociation equilibrium が こ っ て お り, their dissociation constant pK_ < IL > は PIL の acid salt basic を す index in と な る. Picture hiroo い Yang イ オ ン, Yin イ オ ン の group み close わ せ か ら な る PIL に つ い て pK_ < IL > を decided す る と, in aqueous solution, か ら see product も ら れ た 応 seaborne す る quantities Δ pKa に し seaborne pK_ < IL > = Δ pKa - 2 に nearly い numerical で あ っ た. し か し, PIL に お け る こ の anti 応 の エ ン タ ル ピ ー · エ ン ト ロ Youdaoplaceholder0 ピ changes を to べると, and in aqueous solution there is a large と く く difference なって た. Acid salt base 応 は の raised の charge of the chemical species decrease を と も な う た め, PIL と in aqueous solution, で は solvent and state が き く different な る た め だ と exam え ら れ, PIL の acid salt basic を の intelligence in aqueous solution か ら be す る こ と が difficult で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Ion-ion interaction in room temperature ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate studied by large angle X-ray scattering experiment and molecular dynamics simulations

大角X射线散射实验和分子动力学模拟研究室温离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐中离子-离子相互作用

• 期刊: Journal of Molecular Liquids (in press)
• 作者: R. Kanzaki;T. Mitsugi;S. Fukuda;K. Fujii;M. Takeuchi;Y. Soejima;T. Takamuku;T. Yamaguchi;Y. Umebayashi;S. Ishiguro
• 通讯作者: S. Ishiguro

Thermodynamic Study on the Acid-Base Reaction Mechanism in Protic Ionic Liquid, Ethylammonium Nitrate, and Its Aqueous Mixtures

质子离子液体、硝酸乙铵及其水溶液中酸碱反应机理的热力学研究

• 发表时间: 2010
• 作者: T. Baba;et.al.;H.SHIMAKOSHI;H. Shimakoshi;田尾周一・仁位梨沙・高野亜紀・森川全章・君塚信夫;森川全章・仁位梨沙・高野亜紀・君塚信夫;石黒慎一;藤井健太;神崎亮;竹内宗孝;関志朗;梅林泰宏;梅林泰宏;K. Fujii;K. Fujii;R. Kanzaki;Y. Umebayashi;J. N. C. Lopes;A SHIRAI;K. Fujii;Seki S;神崎亮;神崎亮
• 通讯作者: 神崎亮

Effect of Methylation at the C2 Position of Imidazolium on the Structure of Ionic Liquids Revealed by Large Angle X-ray Scattering Experiments and MI) Simulations

大角度 X 射线散射实验和 MI) 模拟揭示了咪唑鎓 C2 位甲基化对离子液体结构的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Chem. Lett 38
• 作者: T. Baba;et.al.;H.SHIMAKOSHI;H. Shimakoshi;田尾周一・仁位梨沙・高野亜紀・森川全章・君塚信夫;森川全章・仁位梨沙・高野亜紀・君塚信夫;石黒慎一;藤井健太;神崎亮;竹内宗孝;関志朗;梅林泰宏;梅林泰宏;K. Fujii
• 通讯作者: K. Fujii

ANION DEPENDENCE OF 1-BUTYL-3-METHYLIMIDAZOLIUM CONFORMATIONAL I SOMERISM STUDIED BY RAMAN SPECTROSCOPY AND MD SIMULATIONS

拉曼光谱和MD模拟研究1-丁基-3-甲基咪唑构象异构现象的阴离子依赖性

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Baba;et.al.;H.SHIMAKOSHI;H. Shimakoshi;田尾周一・仁位梨沙・高野亜紀・森川全章・君塚信夫;森川全章・仁位梨沙・高野亜紀・君塚信夫;石黒慎一;藤井健太;神崎亮;竹内宗孝;関志朗;梅林泰宏;梅林泰宏;K. Fujii;K. Fujii;R. Kanzaki;Y. Umebayashi;J. N. C. Lopes;A SHIRAI;K. Fujii;Seki S;神崎亮;神崎亮;石黒慎一;神崎亮;神崎亮;神崎亮;K. Fujii;R. Kanzaki;Y. Umebayashi
• 通讯作者: Y. Umebayashi

ALKYL-CHAIN DEPENDENCE ON MESO AND MICRO-SCALE LIQUID STRUCTURE OF IMMAZOLITIM RASFD ROOM TFMPFRATTJRF IONIC LTOUTD

烷基链对咪唑啉 RASFD Room TFMPFRATTJRF 离子 LTOUTD 介观和微米级液体结构的依赖性

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Baba;et.al.;H.SHIMAKOSHI;H. Shimakoshi;田尾周一・仁位梨沙・高野亜紀・森川全章・君塚信夫;森川全章・仁位梨沙・高野亜紀・君塚信夫;石黒慎一;藤井健太;神崎亮;竹内宗孝;関志朗;梅林泰宏;梅林泰宏;K. Fujii;K. Fujii;R. Kanzaki;Y. Umebayashi;J. N. C. Lopes;A SHIRAI;K. Fujii;Seki S;神崎亮;神崎亮;石黒慎一;神崎亮;神崎亮;神崎亮;K. Fujii;R. Kanzaki;Y. Umebayashi;K. Fujii
• 通讯作者: K. Fujii