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离子液体[Bmim][BF4]与氧化苯乙烯分子间相互作用及催化机理的和频振动光谱研究.

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离子液体作为多用途的反应介质和催化剂,在绿色化学和可持续化学领域引起了广泛的关注.本文采用和频产生振动光谱技术,深入研究了 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF4])与苯乙烯氧化物(SO)在空气/液体界面上的相互作用.在1000~3700 cm-1的光谱范围内,仅观察到了体系中碳氢键的振动模式.值得注意的是,研究发现苯乙烯氧化物的环氧环的取向是朝向体相的,而阳离子的咪唑环上的三个碳氢基则平行于界面表面.因此,在该体系中并未观察到阳离子与苯乙烯氧化物之间的相互作用.然而,在C-H键的振动谱中,发现CH(SO)和CH3(阳离子)的振动光谱峰发生蓝移,这证明了阴离子BF4-与环氧环上的CH2基团之间存在相互作用,这种相互作用证实了离子液体首先催化苯乙烯氧化物并随后与CO2反应的反应机制.本研究为反应界面的分子间相互作用和分子取向提供了重要的见解.
Unraveling Interactions and Catalytic Mechanisms of Ionic Liquid[Bmim][BF4]and Styrene Oxide Using Sum Frequency Spectroscopy
The utilization of ionic liquids as versatile reaction media and catalysts has garnered signifi-cant attention in the field of green and sustainable chem-istry.In this study,sum fre-quency generation vibrational spectroscopy(SFG-VS)is em-ployed to investigate the inter-actions between 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluo-roborate([Bmim][BF4])and styrene oxide(SO)at the air/liquid interface.Spectral analysis in the range of 1000 cm-1 to 3700 cm-1 reveals that on-ly vibrational modes of C-H bonds are observed.Notably,the orientation of the epoxy ring of SO is found to be towards the bulk phase,while the three C-H groups on the imidazolium ring of the cation are parallel to the surface.Consequently,there are no observed interactions be-tween the cation and SO.However,in the vibrational spectra of C-H bonds,interactions be-tween the anion BF4-and the CH2 group of the epoxy ring result in blue shifts in the vibra-tions of CH(SO)and CH3(cation).These findings support a proposed reaction mechanism where the ionic liquid catalyzes SO first and subsequently reacts with CO2,providing valu-able insights into intermolecular interactions and molecular orientations at reaction inter-faces.

Sum frequency generationIonic liquidMolecular interactionCatalytic mecha-nisms

孟杜娟、韩琳玉、刘彩合、张悦凝、秦绪金、白羽、郭源、张贞

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中国科学院化学研究所,中国科学院分子科学科教融合卓越创新中心,北京分子科学国家研究中心,北京 100190

中国科学院大学,北京 100049

和频振动光谱 离子液体 分子间相互作用 催化机理

国家自然科学基金中国科学院项目

22173112YJKYYQ20180014

2024

化学物理学报(英文版)
中国物理学会

化学物理学报(英文版)

CSTPCDEI
影响因子:0.162
ISSN:1674-0068
年,卷(期):2024.37(2)
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