利用顺磁共振的超精细耦合常数研究离子液体的极性

Due to the relatively large cations or anions in ionic liquids (ILs) and their asymmetry, their polarities are not reflected by traditional parameters such as dipole moments. Here, we intend to investigate the polarities of ILs through the hyperfine coupling constants of organic free radical probes in ILs or the paramagnetic resonance parameters of themselves, and open a new access to describe the polarities of ILs, which will be compared with the results obtained by other methods. Therefore, the expected results would account for some performances and properties of ILs in their practical applications.

离子液体由于阳离子或阴离子比较大且不对称，其极性不容易用传统的偶极矩等参数定义。本项目拟采用离子液体中有机自由基探针或离子液体自身的顺磁共振参数超精细耦合常数来研究其极性，建立描述离子液体极性的新方法，并与其它方法进行比较，从而解释离子液体在一些实际应用中所表现的性质。

溶剂极性在许多方面都有重要的应用，已经有超过180种溶剂极性参数被提出并研究，但是却一直都没有一个明确的定义，因此，溶剂极性参数间的相互关联就尤为重要。特别是在离子液体这种特殊的溶剂被发现之后，它的极性大小也是人们一直想要了解的。本项目提出有机自由基探针的A值是表征离子液体极性的最佳参数之一，我们建立了有机自由基探针的A值与离子液体极性之间的定量关系模型，将第一配位圈的概念引入反应场理论，提出了修正的反应场模型，并将修正的反应场成功应用到了离子液体体系中，统一了离子液体与分子溶剂的极性。得到的离子液体极性次序如下：伯、仲、叔胺盐>吡啶盐≈咪唑盐≈吡咯盐≈哌啶盐≈吗啉盐>季铵盐≈季鏻盐≈胍盐。. 将氮中心自由基作为离子液体极性探针，离不开电子顺磁的超精细常数（A值）的基础理论研究工作，我们用不同极化基组的B3LYP密度泛函研究了含孤对与不含孤对电子的氮中心自由基的超精细结构，得到了与文献相当的结果。. 配合物离子液体作为新兴的一类功能离子液，对其极性的研究工作较少，我们通过电子顺磁共振等谱学手段表征了其A值等相关物化性质。另外将配合物离子液体作为极性探针，我们测定了其在一系列分子溶剂和离子液体体系中的EPR谱图，得到了大量溶剂极性参数数据——A值。. 综上，我们提出了一种普适性的离子液体极性标度，得到了离子液体极性次序，同时采用量化计算从分子层面验证模型的正确性，揭示了影响离子液体极性的微观结构因素，并且探讨了配合物离子液体在不同传统溶剂中的自身EPR参数与其极性行为之间的关系。本项目研究为离子液体极性的研究提供新的视角。