含二甲基亚砜二元体系超额红外光谱的研究

分子间相互作用是物理化学（包括溶液化学）的基本问题。本研究课题采用本课题组在上一个基金课题中建立的超额光谱方法，研究若干含二甲基亚砜的二组分溶液体系中分子间相互作用的规律。二甲基亚砜是应用非常广泛的溶剂和化学反应试剂，而且在细胞生物学中有广泛的应用。研究体系包括了二甲基亚砜与水的相互作用，以及与多个具有代表性的极性分子（丙酮、酰胺类分子）的相互作用，这些体系有的含氢键，有的不含氢键，其中酰胺类分子可以作为蛋白骨架肽链的模型分子。研究体系也包括了若干离子型物质（无机盐、离子液体）。此外，选择了几种简单的含氯烷烃，研究二甲基亚砜与之形成的"卤键"作用。在总结二甲基亚砜分子与电荷和偶极相互作用规律的基础上，我们将研究体系扩展到复杂的磷脂体系中，探索二甲基亚砜与磷脂的相互作用规律。需要说明的是，在开展这些具体研究的过程中，我们同时致力于完善超额光谱的分析方法，开拓对超额光谱的应用范围。

分子间相互作用是物理化学的一个基本问题，本基金项目选择含二甲基亚砜以及其他分子体系，采用超额红外光谱等方法对分子间相互作用（特别是氢键）的基本规律进行了研究。本基金还对超额红外光谱方法学进行了探讨。. 关于二甲基亚砜（DMSO）-N-正丁基吡啶四氟硼酸盐（[bpy][BF4]）以及相关体系，研究表明[bpy]+中C2,6–H形成氢键的能力略强于C3,5–H和C4–H，但其所有位置的芳香氢的酸性差别不大，均能够和水分子或DMSO形成氢键；非质子极性溶剂DMSO主要和[bpy]+作用，优先的作用位点是芳香氢而不是侧链烷基C–H，体系中的[BF4]–也可以和DMSO的甲基C–H形成氢键；在[bpy]+–DMSO离子型氢键中，质子给体[bpy]+的正丁基得电子，质子接受体DMSO的甲基给电子。关于二甲基亚砜-巯基乙醇以及相关体系，研究表明当体系中同时存在OH和SH时，外扰分子DMSO将优先与OH作用，当其浓度较大时，才与SH形成氢键。模型体系的研究结果表明，基于超额摩尔吸光度得到的相对作用程度参数能够清晰的体现出体系中各基团与外扰分子相互作用的选择性/优先性。还研究了DMSO等小分子与巯基乙醇形成的体系中H和SH伸缩振动吸收峰的红外光谱和超额红外光谱特征，并对巯基乙醇的解缔合过程或氢键作用过程的优先性进行了讨论。关于1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐（[emim][EtOSO3]）、1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐（[Bmim][CF3CO2]）与小分子溶剂形成的体系，超额光谱在提高谱图的分辨率、鉴定出新的作用体、分子间作用位点的判定、弱氢键的特征等方面都发挥了重要作用。. 此外，在方法学方面，基于超额红外光谱提出了表征作用的优先性的相对作用程度参数，改进了用于二维相关红外光谱前处理的组分归一化方法。