بررسی پیوند هیدروژنی بین آنیون و کاتیون در مایع یونی اتیل متیل ایمیدازولیوم بیس (تری فلورو متیل سولفونیل) آمید با استفاده از نظریه تابعی چگال (DFT)
محورهای موضوعی : شیمی کوانتومی و اسپکتروسکوپی
حسین عزیزی توپکانلو
1
(استاد دانشگاه-دانشگاه دولتی نیشابور)
کلید واژه: مایع یونی, پیوند هیدروژنی, برهمکنش آنیون-کاتیون, نظریه ی تابعی چگال,
چکیده مقاله :
درک ساختار مایعات یونی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در کار حاضر، ساختارهای کاتیون، آنیون و جفت یون‌های کاتیون-آنیون مایع یونی بر پایه‌ی ایمیدازولیوم [C2mim][NTF2] به طور سیستماتیک در سطح B3LYP/6-311G** با بکارگیری نظریه تابعی چگال (DFT) بهینه شدند. با استفاده از نتایج محاسبات فرکانس در سطح B3LYP با مجموعه پایه‌ی ذکرشده و بدون هر گونه مقیاس‌بندی، خطای برهم‌نهش مجموعه‌ی پایه و تصحیحات انرژی نقطه‌ی صفر به دست آورده شد. بر اساس توزیع بارهای مولیکن محاسبه شده روی آنیون و کاتیون، انتظار می‌رود که برهمکنش بین -[NTF2] و +[C2mim] در نواحی دارای بار مثبت یا منفی بیشتر اتفاق بیفتد. کنفورمرهای مختلفی برای جفت یون [C2mim][NTF2] بهینه شدند. پایدارترین ساختار جفت یون [C2mim][NTF2] نشان می‌دهد که برهم‌کنش‌های پیوند هیدروژنی بین اتم‌های اکسیژن آنیون -[NTF2] و هیدروژن متصل به کربن بین دو اتم نیتروژن حلقه‌ی ایمیدازولیوم نقش مهمی در تشکیل جفت یون دارد. مشخص شد که در پایدارترین کنفورمر [C2mim][NTF2] چهار پیوند هیدروژنی وجود دارد. در مقایسه با+[C2mim] آزاد، قدرت پیوندهای C-H در حلقه‌ی ایمیدازولیوم، به خاطر تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تضعیف می‌شود.
It is crucially important to understand the structural properties of ionic liquids. In the present work, the structures of cation, anion and cation-anion ion pair [C2mim][NTF2] imidazolium-based ionic liquid systematically using density functional theory (DFT) at B3LYP/6-311G ** were optimized. The zero point energy and basis set superposition errors corrections were obtained using the results of frequency calculations at the B3LYP level with the mentioned basis sets, without considering any scaling. According to the calculated Mulliken charge distributions on the anion and cations, the interaction between 〖[NTF_2]〗^- and 〖[C_2 mim]〗^+ is expected to be occured in more positive or negative charged regions. Various conformers ion pair [C2mim][NTF2] were optimized. The most stable structure of [C_2 mim][NTF_2 ] ion pair indicates that hydrogen bonding interactions between oxygen and nitrogen atoms on 〖[NTF_2]〗^- anion and the hydrogen atoms on the imidazolium ring play a main role in the formation of ion pair. It was found that there exist four hydrogen bonded in the most conformer of [C_2 mim][NTF_2 ]. Compared with the isolated 〖[C_2 mim]〗^+, the strengths of C-H bonds in the imidazolium ring were weaken more or less due to the formation of the intermolecular hydrogen bonds.
_||_
