环氧丁二酸的结构和性质的理论研究
生物基芳香平台化合物2,5-呋喃二甲酸的合成研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第2期·672·化工进展生物基芳香平台化合物2,5-呋喃二甲酸的合成研究进展王静刚，刘小青，朱锦（中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波 315201）摘要：生物基芳香平台化合物2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）有望替代现有的石油基单体对苯二甲酸用于高性能高分子材料的合成。
如何通过高效、廉价的路线制备2,5-FDCA已经成为近几十年的研究热点。
本文系统地介绍了从5-羟甲基糠醛（HMF）、糠酸、呋喃、二甘醇酸或己糖二酸制备2,5-FDCA的各种方法，并重点介绍了HMF 的直接氧化法、贵金属氧化法、非贵金属氧化法和生物酶氧化法合成2,5-FDCA。
在比较了现有各种路线优缺点的基础上，认为HMF路线是2,5-FDCA规模化制备最有希望的路线，长远发展应朝着以纤维素为起始原料的方向，打通纤维素到糖的关键制备技术。
关键词：2,5-呋喃二甲酸；生物基；平台化合物；合成；进展中图分类号：O63 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）02–0672–11DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.038Research progress on the synthesis of bio-based aromatic platformchemical 2,5-furandicarboxylic acidWANG Jinggang，LIU Xiaoqing，ZHU Jin（Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering，Chinese Academy of Sciences，Ningbo 315201，Zhejiang，China）Abstract：2,5-Furandicarboxylic acid（2,5-FDCA） is a promising bio-based aromatic platform chemical for the synthesis of high performance polymers and has been regarded as the most suitable alternative to the petroleum-derived terephthalic acid. The synthesis of 2,5-FDCA through efficient and low cost route has been a hot subject since last decade. In this review article，the popular starting materials，including 5-hydroxymethyl furfural（HMF），furoic acid，furan，diglycolic acid，and hexaric acid，for the fabrication of 2,5-FDCA，are introduced in detail. Perspectives are given based on the comparison of different synthetic routes. The most popular synthetic route is based on HMF by either directly oxidation，noble metal oxidation，non-noble metal oxidation or enzyme catalysis oxidation.This method is considered as the most promising one to achieve large scale preparation of 2,5-FDCA.More importantly，development of novel technology for the conversion of cellulose to glucose is critical to produce large amount of low cost HMF.Key words：2,5-furandicarboxylic acid；bio-based；platform chemical；synthesis；progress当前，随着经济的快速发展和石油储备量的下降，人们已经越来越重视可再生资源的开发和利用[1-4]。
顺丁烯二酸和反丁烯二酸
顺丁烯二酸和反丁烯二酸
顺丁烯二酸和反丁烯二酸都是不饱和脂肪酸，具有不同的分子结构和性质。
1.顺丁烯二酸（cis-Butenedioic Acid，又称顺丁二酸、顺-2,3-丁
二酸）：
•分子式：C4H4O4
•分子结构：它包含两个羧基（-COOH）官能团，这两个羧基在分子结构中位于相邻的两个碳原子上，而且它们都在
同一侧。
这种排列方式被称为"顺构"。
•性质：顺丁烯二酸是一种固体，具有较高的熔点。
它可溶于水，是一种弱酸，可以与碱反应生成盐。
它也被用于某
些化学反应和合成过程。
2.反丁烯二酸（trans-Butenedioic Acid，又称反-2,3-丁二酸）：
•分子式：C4H4O4
•分子结构：它也包含两个羧基官能团，但这两个羧基在分子结构中位于相邻的两个碳原子上，而且它们在分子中位
于相对的两侧，即一上一下。
这种排列方式被称为"反构
"。
•性质：反丁烯二酸通常以固体形式存在，具有较高的熔点。
它也可溶于水，是一种弱酸，可以与碱反应生成盐。
虽然顺丁烯二酸和反丁烯二酸在结构上非常相似，但它们的化学性质和反应可能会有所不同，这取决于它们的结构差异。
这些化合物在实
验室、化学工业和有机合成领域都有一系列应用，包括作为催化剂、反应中间体和其他用途。
丁二酸的加氢反应及催化机理
丁二酸的加氢反应及催化机理丁二酸是一种有机物，分子式为C4H6O4，是一种无色结晶，可用于制造树脂或涂料。
丁二酸的加氢反应是一种重要的有机化学反应，可以将其转化为丁醇。
本文将探讨丁二酸加氢反应及其催化机理。
一、丁二酸加氢反应的原理丁二酸加氢反应是将丁二酸的双羧基还原成羟基，生成丁醇。
其反应方程式为：C4H6O4 + H2 -> C4H10O2该反应属于催化剂催化反应，需要一定条件下的催化剂存在方可进行。
一般来说，选择合适的催化剂可以增加反应速率，改变化学反应路线，提高反应效率甚至降低反应温度。
因此，选择一种合适的催化剂可以起到事半功倍的效果。
二、丁二酸加氢反应的催化剂丁二酸加氢反应需要的催化剂主要是负载型催化剂。
这种催化剂包括贵金属纳米粒子、Ni-Mo/Al2O3 、Ni-Re/Al2O3 等。
其中，Ni-Mo/Al2O3 催化剂具有良好的稳定性、催化活性和抵抗硫中毒的能力，因此被广泛应用于丁二酸加氢反应中。
三、丁二酸加氢反应的催化机理丁二酸加氢反应的催化机理是通过催化剂促进该反应的进行。
通常情况下，根据Ni-Mo/Al2O3 催化剂的反应机理分析，可以将丁二酸加氢反应的催化机理分为以下几个步骤：1. 将氢气分子吸附在Ni-Mo/Al2O3 催化剂表面上；2. 加氢物质（如丁二酸）吸附在催化剂表面上，并与已经吸附的氢气分子相互作用；3. 加氢物质的双羧基上的氧原子被氢离子还原，生成羟基；4. 丁醇分子解离，释放出新的氢气分子。
在加氢反应中，催化剂的加入不仅可以增加催化效率，而且可以提供新的反应路径。
因此，在选择催化剂时，还需要考虑催化剂的选择和其所承担的功效。
总之，丁二酸加氢反应是一种有机化学反应，可以将丁二酸转化为丁醇。
该反应需要负载型催化剂的参与，常采用Ni-Mo/Al2O3 催化剂。
通过合适的催化剂选择和反应机理分析，可以更好地理解丁二酸加氢反应的机理，并进一步优化其反应条件和催化剂性能，提高反应效率和产物质量。
顺反丁烯二酸的结构式
顺反丁烯二酸的结构式引言顺反丁烯二酸（cis-trans-butenedioic acid），也被称为马来酸（maleic acid）和琥珀酸（fumaric acid），是一种有机化合物。
它在化学和生物化学领域中具有重要的应用和研究价值。
本文将详细介绍顺反丁烯二酸的结构式及其相关性质和应用。
结构式顺反丁烯二酸的结构式可表示为：•顺丁烯二酸（cis-butenedioic acid）的结构式为：HOOCCH=CHCOOH•反丁烯二酸（trans-butenedioic acid）的结构式为：HOOCCH=CHCOOH顺反丁烯二酸的化学性质顺丁烯二酸的性质1.水溶性：顺丁烯二酸可溶于水，在水中形成稳定的溶液。
2.热稳定性：顺丁烯二酸在高温条件下相对稳定，不易分解。
3.酸性：顺丁烯二酸是一种二元酸，具有酸性，可以和碱反应生成相应的盐。
反丁烯二酸的性质1.不溶性：反丁烯二酸不溶于水，但可溶于有机溶剂。
2.分解性：反丁烯二酸在高温条件下会发生分解。
3.不稳定性：反丁烯二酸较顺丁烯二酸不稳定，容易分解为其他化合物。
顺反丁烯二酸的生物活性顺反丁烯二酸在生物体内具有一定的生物活性，并在医药和抗肿瘤药物研究中具有重要的应用。
1.抗氧化性：顺反丁烯二酸具有一定的抗氧化性质，可减少自由基的产生，对抗氧化应激有一定的作用。
2.抗肿瘤活性：顺反丁烯二酸在体内可以干扰肿瘤细胞的生长和分裂，具有一定的抗肿瘤活性。
3.抗炎作用：顺反丁烯二酸具有一定的抗炎作用，可减轻炎症反应和组织损伤。
4.其他生物活性：顺反丁烯二酸还具有抗菌、抗病毒等作用，对多种微生物具有抑制和杀灭作用。
顺反丁烯二酸的应用领域顺反丁烯二酸在化学和生物化学领域有广泛的应用，以下是一些主要应用领域的介绍：化学制剂•缓冲剂：顺反丁烯二酸可用作缓冲剂，调节溶液的酸碱性。
•催化剂：顺反丁烯二酸及其衍生物可用作催化剂，在有机合成反应中起催化作用。
•光敏剂：顺反丁烯二酸衍生物可用作光敏剂，应用于光化学反应和光固化技术。
二聚酸 环氧树脂
二聚酸环氧树脂二聚酸环氧树脂是一种重要的高分子材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍二聚酸环氧树脂的基本性质、制备方法以及应用领域。
一、基本性质二聚酸环氧树脂是一种由环氧基团和二聚酸基团组成的高分子化合物。
它具有优良的物理性能和化学稳定性，同时还具有较高的热稳定性和机械强度。
这使得二聚酸环氧树脂在多个领域得到了广泛应用。
二、制备方法二聚酸环氧树脂的制备方法主要有两种：一是通过环氧化反应合成；二是通过酸酐和环氧树脂的缩聚反应制备。
其中，环氧化反应是最常用的制备方法之一。
在该方法中，环氧树脂与酸酐反应生成二聚酸环氧树脂。
三、应用领域1. 粘接剂领域：二聚酸环氧树脂具有优良的粘接性能和高强度，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的粘接中。
它可以提供稳固的粘接效果，同时还能够提高材料的耐热性和耐化学性。
2. 涂料领域：由于二聚酸环氧树脂具有良好的耐候性和耐化学性，因此在涂料领域得到了广泛应用。
它可以作为涂料的基础材料，提供涂层的耐久性和保护性能。
此外，二聚酸环氧树脂还可以用于制备电子器件的涂料，提高器件的性能和可靠性。
3. 复合材料领域：二聚酸环氧树脂具有较高的机械强度和热稳定性，在复合材料领域有着广泛的应用。
它可以与碳纤维、玻璃纤维等增强材料进行复合，制备出具有优良性能的复合材料。
这种复合材料具有较高的强度和刚度，同时还具有较好的耐腐蚀性和耐热性。
4. 电子封装领域：二聚酸环氧树脂可以作为电子封装材料使用。
它具有良好的电绝缘性能和耐热性，可以保护电子元件免受外界环境的影响。
此外，二聚酸环氧树脂还具有较好的粘接性能，可以将电子元件牢固地封装在一起，提高封装的可靠性和稳定性。
总结：二聚酸环氧树脂是一种重要的高分子材料，具有优良的物理性能和化学稳定性。
它的制备方法主要有环氧化反应和酸酐缩聚反应两种。
在粘接剂、涂料、复合材料和电子封装等领域有着广泛的应用。
二聚酸环氧树脂的研究和开发将为科技进步和工业发展提供有力支持。
1,2-环己二醇改性聚丁二酸丁二酯的结构与性能
1,2-环己二醇改性聚丁二酸丁二酯的结构与性能徐秋舒;陈文生;崔燕军【期刊名称】《塑料》【年(卷),期】2024(53)1【摘要】以1,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BDO)、1,2-环己二醇(CHD)为原料,通过改变BDO与CHD投料比,采用熔融缩聚法制备了一系列的CHD改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共聚酯。
采用1H-NMR表征了共聚酯的化学结构,并且,分析了CHD占主链二醇含量对共聚物分子量及其分子量分布、熔融和结晶性能、热稳定性能、拉伸性能及脂肪酶降解性能的影响。
结果表明,随着CHD含量的增加,共聚酯的数均分子量从7.45×10^(4)下降至4.75×10^(4),由结晶度48.5%的半晶态转变为无定形态,热分解损失为质量5%时,温度降低了26.7℃,拉伸强度由38.2 MPa 降低至14.9 MPa,但脂肪酶降解性能显著提高。
PBS主链引入适量CHD后,可以有效地调控PBS的结晶度及柔顺性,提高了PBS在非堆肥条件下的降解速度。
【总页数】5页(P109-113)【作者】徐秋舒;陈文生;崔燕军【作者单位】上海华峰新材料研发科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4【相关文献】1.稀土-钛催化剂上制备的聚(对苯二甲酸丁二醇酯-co-丁二酸丁二醇酯)的结构与性能2.聚丁二酸丁二醇酯和1,2-己二醇的共聚改性3.甘油/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐改性玉米淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能4.锂盐/甘油/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐改性玉米淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能5.木质素改性聚醋酸乙烯酯/聚丁二酸丁二醇酯复合材料的性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
邻苯二甲酸二丁脂 环氧树脂
邻苯二甲酸二丁脂环氧树脂
"邻苯二甲酸二丁脂" 可能指的是邻苯二甲酸二丁酯（Dibutyl phthalate，缩写为DBP）。
这是一种常见的邻苯二甲酸酯类化合物，主要用作塑料助剂，例如增塑剂。
它具有良好的柔韧性和可塑性，因此常用于塑料制品的生产，如塑料薄膜、橡胶制品、涂料、油墨等。
至于"环氧树脂"，环氧树脂是一类聚合物，其分子中含有环氧基团。
这种树脂具有优异的粘接性、机械性能和化学稳定性，因此被广泛用于胶黏剂、涂料、复合材料、电子封装材料等领域。
环氧树脂在硬化剂的作用下形成强硬的三维网络结构，使其具有出色的耐化学腐蚀性和机械性能。
如果你有特定的问题或需要更详细的信息，欢迎提出。
1电镀铝添加剂C-07解析
电镀铝添加剂C-07解剖二元展开剂：正丁醇-甲醇（4:1或9:1），三氯甲烷-甲醇（4:1或9:1）,正丁醇-冰醋酸（4:1或9:1），三氯甲烷-甲醇（14:5或65:35）；当二元展开剂不能得到符合实验要求的展开剂时选择用三元展开剂：三氯乙烷-甲醇-冰醋酸（4:1:1或9:1:1），乙酸乙酯-甲醇-冰醋酸（4:1:1或9:1:1）。
1概述1.1 电镀添加剂电镀是重要的表面工程技术，不仅能获得防护-装饰性镀层，还可以通过不同的工艺得到具有特殊用途工艺品。
因此在机电、国防、信息等领域具有极其重要的用途。
要得到高质量的镀层，工艺是关键，包括镀液的组成、加入电镀添加剂、工艺条件和基体材料等因素，其中电镀添加剂在电镀工艺中具有非常突出的作用，一直以来受到电镀界的重视[1]。
电镀添加剂是加入到电镀溶液中对镀液和镀层性质有特殊作用的一类化学品的总称，电镀添加剂包括无机添加剂(如镀铜用的镉盐)和有机添加剂(如镀镍用的香豆素等) 两大类[2]。
在电镀中电镀添加剂的功效主要是[3]：(1)扩宽电镀液的pH、温度和电流密度的使用范围；(2)对电镀中析出的金属粒子具有良好的分散性，有利于提高镀件表面的平滑和光亮度；（3）降低表(界)面张力有利于对镀件的润湿；（4）促进在阴极表面产生的氢气尽快脱离可防止镀件产生凹痕和针孔；（5）经过表面活性剂清洗的镀件，其电镀效果明显改善。
按功能分类,电镀添加剂可分为络合剂、光亮剂、表面活性剂、整平剂、应力消除剂、除杂剂和润湿剂等[4]。
不同功能的添加剂一般具有不同的结构特点和作用机理。
光亮剂：电镀过程中加入添加剂后可得到细致光亮的镀层，这种添加剂称为光亮剂。
平滑细晶理论认为获得光亮镀层的条件是：一，镀层细致；二，镀层平滑。
所以一方面添加剂通过影响阴极极化和在阴极表面的吸附，使超电位变大，从而促使晶核生成速度加快，而晶体生长速度减慢，以得到细致的镀层；另一方面，添加剂通过吸附在阴极表面的凸出处起整平作用，使得镀层表面平整光滑；此外，研究结果还发现, 很多有机光亮齐能夹杂在镀层中，或在阴极上还原而产生光亮作用[5]。
二聚酸 环氧树脂
二聚酸环氧树脂二聚酸环氧树脂是一种重要的合成材料，在工业生产中具有广泛的应用。
它具有很高的强度和耐腐蚀性能，可以用于制造各种复杂的零部件和结构材料。
本文将从二聚酸环氧树脂的定义、特性、制备方法和应用领域等方面进行介绍。
一、二聚酸环氧树脂的定义和特性二聚酸环氧树脂是一种由二聚酸和环氧树脂经过化学反应合成的材料。
它具有以下特性：1. 强度高：二聚酸环氧树脂具有很高的抗压强度和弯曲强度，可以用于制造高强度的零部件。
2. 耐腐蚀性好：二聚酸环氧树脂具有良好的耐酸碱性能，不易被腐蚀，可以在恶劣的环境中长期稳定运行。
3. 耐磨性强：二聚酸环氧树脂具有很好的耐磨性，可以在高速摩擦条件下使用，不易磨损。
4. 尺寸稳定性好：二聚酸环氧树脂具有很好的尺寸稳定性，可以在温度变化较大的环境中保持稳定的形状和尺寸。
5. 施工性好：二聚酸环氧树脂在施工过程中具有良好的流动性和可塑性，可以灵活应用于各种形状的制造工艺中。
二、二聚酸环氧树脂的制备方法二聚酸环氧树脂的制备方法有很多种，常见的有以下几种：1. 酸催化法：将二聚酸和环氧树脂以一定的比例混合后，加入酸性催化剂进行反应，生成二聚酸环氧树脂。
2. 碱催化法：将二聚酸和环氧树脂以一定的比例混合后，加入碱性催化剂进行反应，生成二聚酸环氧树脂。
3. 溶剂法：将二聚酸和环氧树脂以一定的比例溶解在有机溶剂中，经过溶剂挥发后得到二聚酸环氧树脂。
4. 水解法：将二聚酸和环氧树脂以一定的比例溶解在水中，经过水解反应后得到二聚酸环氧树脂。
三、二聚酸环氧树脂的应用领域二聚酸环氧树脂由于其优异的性能，被广泛应用于多个领域，包括：1. 航空航天领域：二聚酸环氧树脂可以制造轻型、高强度的航空航天结构件，提高飞行器的性能和安全性能。
2. 电子领域：二聚酸环氧树脂可以制造高性能的电子元器件，提高电子产品的稳定性和可靠性。
3. 汽车制造领域：二聚酸环氧树脂可以制造汽车外壳、零部件等，提高汽车的安全性和耐用性。
过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯
过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯，是一种常见的过氧化物，也是一种重要的有机过氧化物。
它具有较高的稳定性和反应活性，被广泛应用于化学合成、有机合成和材料科学等领域。
这种化合物的性质和用途，对于理解有机过氧化物的结构与反应机理，以及应用于制备高性能材料和药物等方面都具有重要意义。
1. 过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的化学结构和性质过氧化物通常由两个氧原子连接两个碳原子，并且在碳原子周围有一个过氧基团。
过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的结构中，叔丁基基团的存在使其在结构上具有较高的立体和手性特点，这也使得其化学性质和反应活性得以显著提升。
其分子内的过氧基团也使其在应用中更容易进行氧化反应和自由基反应，从而具有较高的应用潜力。
2. 过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的合成和应用领域过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的合成方法多样，从有机碳氢化合物和过氧化氢的反应中，可以得到该化合物。
其应用领域涉及到有机合成中的氧化反应、高能量材料的制备、生物医药的药物设计等方面，具有广泛的潜在应用价值。
3. 对过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的个人理解个人认为，过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯这样的有机过氧化物在化学合成和材料科学中的作用，是日益受到重视的。
其特殊的结构和反应性质，可以用来作为氧化剂、活性单体以及材料的合成单元，具有重要的潜在价值。
但其高反应活性也需要在实际应用中加以注意和控制，以避免不必要的危险。
在未来的研究和应用中，对于过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯的性质和精准应用，还需要更多深入的研究和探讨。
总结：过氧化二碳酸二(4-叔丁基)环己酯作为一种重要的有机过氧化物，具有独特的结构和化学性质，在有机合成、材料科学和生物医药等领域均具有重要的应用价值。
通过深入了解其结构与性质，并充分挖掘其潜在应用领域，可以为我们带来更多的化学合成和材料设计的灵感和可能性。
在应用过程中，也需要加强对其性质和反应活性的深入理解，以确保安全和可控性。
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·91·云南化工Yunnan Chemical TechnologyApr.2018Vol.45，No.42018年4月
第45卷第4期
随着可持续发展理念的提出，人们对保护环境越来越重视。出现了许多“绿色产品”，例如，“绿色蔬菜，绿色能源，绿色药剂”等。具有无磷、非氮结构的聚环氧琥珀酸（（PESA）就是一种在国际上收到普遍认可的“绿色药剂”。因此，PESA的单体环氧丁二酸的合成也越来越受到人们的关注。环氧琥珀酸是一种良好的交联剂，可用其增加材料表面的塑性，同时它也可以作为表面活性剂使用，有着良好的效果，有着广泛的应用价值。前人对顺式环氧琥珀酸（ESA）研究较多，但对环氧丁二酸分子的热力学性质研究鲜见报道.因此，从理论上对环氧丁二酸分子的结构和性质进行研究具有重要意义.1 研究方法Materials Studio[2][5]软件采用灵活的Client-Server结构。其核心模块Visualizer运行于客户端PC，支持的操作系统包括Windows 98、2000、NT；计算模块（如Discover，Amorphous，Equilibria，DMol3，CASTEP等）运行于服务器端，支持的系统包括Windows2000、NT、SGIIRIX以及Red Hat Linux。浮动许可（Floating License）机制允许用户将计算作业提交到网络上的任何一台服务器上，并将结果返回到客户端进行分析，从而最大限度地利用了网络资源。其中Dmo13程序以密度泛函（DFT）为基础[5-7]，具有以下诸多优点[7]：（1）Dmo13以原子中心网络的数值函数作为它的原子基，通过求解相应原子的DFT方程得到原子的基函数。这种基组精确度高，对体系进行精确的分析。（2）Dmo13的算法能够高效的并行处理数值积分过程.（3）Dmo13程序，在求解Poissons方程时，用电子密度的多极表示来估算库仑势。它用中心势能快速估算代替非常耗时的库仑势计算，从而使得计算所用的时间与体系的大小成线性正比关系。文章选用GGA，BP功能和高精度的收敛条件（加极化的双数值基组DND）对环氧丁二酸分子的结构进行了优化。
2 结果与讨论2.1 几何优化环氧丁二酸优化后的分子结构见图1所示。
图1 环氧丁二酸优化后的分子结构1）键长与键角优化后的环氧丁二酸分子的键长值如表1所示，键角如表2所示。由表1可以得到，环氧丁二酸分子中的C-C键长（0.1487-0.1508nm）与标准键长（C-C单键标准键长0.154 nm）接近，由于受O7原子的影响其中C2-C3键最短，为0.1487 nm；环氧丁二酸分子中的C-H键键长为0.1093nm和0.1096nm与C-H键标准值（C-H单键标准键长0.109 nm）基本一致；优化后的环氧丁二酸分子中的碳氧双键键长为0.1218 nm和0.1216 nm，碳氧单键
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.04.069环氧丁二酸的结构和性质的理论研究于冰冰，徐敬尧，张 超（安徽理工大学，安徽 淮南 232001）
摘 要：采用Materials Studio中的Dmol3程序对环氧丁二酸的结构和相关性质（键角键长、Mulliken电荷、振动强度、热力学性质、分子得失电子能力和稳定性）进行了理论性研究。通过Dmol3中的geometry optimization计算出各原子的电荷、振动频率等性质。计算结果明环氧丁二酸分子容易得到电子，并且环氧基上氧原子是与其它物质亲电反应的作点。关键词：环氧丁二酸；分子特性；Dmol3程序；量化计算中图分类号：TB383.2 文献标识码：A 文章编号：1004-275X（2018）04-091-04
Theoretical Study on Structure and Properties of trans-Epoxysuccinic AcidYu Bingbing，Xu Jingyao，Zhangchao
（Anhui University Of Science & Technolog，Material Science and Engineering institute，HuaiNan 23200，China）Abstract；The structure and properties（bond length and bond angle，charges，oscillation intensity，thermodynamic
properties，molecule activity and stability）of trans-Epoxysuccinic Acid have been studied by Dmol3，which can obtained parameters of the geometry，atomic net charges and frequence. The calculated results show that trans-Epoxysuccinic Acid is active to get electr-on，and oxygen atom in the epoxygroup is the electrophilic reaction site with other materialsKey WOTdS：trans-Epoxysuccinic acid；molecular structure；property；DMol3 process；quantμm chemical
calculation·92·
云南化工Yunnan Chemical TechnologyApr.2018Vol.45，No.42018年4月
第45卷第4期
键长分别为0.1354nm，0.1358n和0.1424nm，0.1436nm，造成此现象的主要原因是C2-C3-O7构成了近似为等边的平面三角形，氢氧键键长为0.0986nm。
表1 环氧丁二酸优化后的键长键键长/nm键键长/nmC1-C20.1508C1-O60.1218C2-C30.1487C2-O70.1424C3-C40.1501C3-O70.1436C2-H110.1096C4-O80.1216C3-H120.1093C4-O90.1358
C1-O50.1354O9-H100.0986由表2看出，4个碳原子间的两个角度基本一致（C1-C2-C3为123.270；C2-C3-C10为123.830，这是由于他们再整个分子体系中的收到的作用力很接近。2）Mulliken电荷 优化后的环氧丁二酸分子中各原子的Mulliken净电荷分布见表3。从表3中看出，该分子中的5个氧原子均带有负电荷，这是由于他们的电负性较大吸引邻近的碳或氢原子上的电荷造成的，其中O7为分子中负电荷最大的原子。由于C4和C1各收到来自两个氧原子的较大电负性的吸引，使得C1和C4在非氢原子中带有较大的正电荷。电
表2 环氧丁二酸优化后的键角键角角度/（°）键角角度/（°）键角角度/（°）C2-C3-C4123.270C1-C2-C3123.830C1-C2-O7121.198C4-C3-H12111.795C3-C2-H11115.737C1-O5-H10104.977C4-C3-O7121.030C3-C4-O8121.936C1-C2-H11111.841C4-C9-H13104.792C2-C3-H12117.140O7-C2-H11115.764C3-C2-O759.092C2-C3-O758.301O5-C1-O6124.496C2-O7-C262.608C2-C1-O6121.742H12-C3-O7115.599C3-C4-O9113.969C2-C1-O5113.661O8-C4-O9124.289
荷的基本性质中同性相斥，异性相吸。所以原子带负电荷越多，越容易吸引带正电荷的基团，原子带正电荷越多，越容易吸引带负电荷的基团。因此环氧丁二酸分子中O7最容易发生反应，通过一系列化学反应先开环再聚合得到聚环氧琥珀酸。而C4和C1带有较大正电荷，容易吸引亲核试剂从而发生反应。表3 环氧丁二酸分子的Mulliken净电荷分布原子Mulliken电荷原子Mulliken电荷C10.524O8-0.394C20.003O9-0.534C30.002H100.187C40.512H110.427O5-0.387H120.424O6-0.391H130.190O7-0.5592.2 分子特性 1）分子振动分析环氧丁二酸分子的振动频率如表4所示。从表3看出，环氧丁二酸分子振动没有出现虚频，说明优化得到的环氧丁二酸分子是一种稳定结构。式环氧琥珀酸分子在596.5，637.5、719.1、938.1、1159.8、1173.6、1751.6、1770.8、3577.6、3590.9cm-1处有较强振动。振动强度分别为107.26、67.53、72.60、70.48、116.58、192.20、229.16、348.66、3577.6、3590.9km·mol-1，其中348.66 km·mol-1为最强振动，此处是羰基氧的振动。229.16 km·mol-1次之，为羧基氧的振动，1173.6cm-1处为环氧基氧的振动。2）热力学性质图2描述了ESA分子的热力学函数随温度变化的结果由图2看出，环氧丁二酸分子的熵、热容、焓随着温度升高而不断增大，而自由能随着温度升高不断下降；由于计算体系为气态，而且环氧丁二酸分子的合成需要催化剂的条件下生成，所以计算结果表明环氧丁二酸分子在较高温度下（575K）才能自发生成；在298.15K温度下，环氧丁二酸分子的熵、热容、焓、自由能的参数值分别为95.17cal·mol-1·k-1，31.66cal·mol-1·k-1，59.07kcal·mol-1，31.79kcal·mol-1与王永刚等（2008）对ESA分子热力学的实验参数进行比较，计算结果接近可以作为探讨热力学性质的理论量。
表4 环氧丁二酸分子的振动频率振动波数/(cm-1)振动强度/(km·mol-1)振动波数/(cm-1)振动强度/(km·mol-1)振动波数/(cm-1)振动强度/(km·mol-1)
30.33.09637.567.531236.647.1253.50.86719.172.601322.118.19114.70.08754.341.811351.721.83183.84.93769.021.701367.822.86257.36.58868.37.461424.756.49304.51.89903.29.091751.6229.16447.90.86938.170.481770.8348.66475.810.421032.254.173023.07.45548.726.631082.216.073060.37.73596.5107.261159.8116.583577.666.52600.540.501173.6191.203590.973.69量子化学的前线轨道理论认为[14]，分子参与化学反应分子轨道需发生变化，首先起作用的是前线轨道，即分子中最高被电子占有的分子轨道（HOMO）和最低空分子轨道（（LΜmO）。分子的最高占据轨道能量EHOMO，是分子给电子能力的量度，EHOMO越低则该