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乙二醛与甲基乙二醛的聚合反应

作　者: 刘艳芬
导　师: 王黎明
学　校: 华南理工大学
专　业: 物理化学
关键词: 乙二醛甲基乙二醛二次有机气溶胶核磁量子化学计算
分类号: O631.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

乙二醛和甲基乙二醛是常见的二次有机污染物,是人为源中的芳香族化合物和天然源中的异戊二烯在大气中氧化而生成的。它们在大气中的化学反应与二次有机气溶胶(SOA)的形成有关。SOA中的有机物影响着气溶胶颗粒的物理和化学变化性质,进而对大气和气候产生影响,因此,要深入认识SOA的形成过程的反应途径和有机醛酮的聚合反应。本文分别研究了有机物乙二醛和甲基乙二醛水溶液中的聚合反应。采用1H NMR、1H-1H COSY和ATR-FTIR方法,再结合量子化学计算乙二醛水溶液中各化合物的吉布斯自由能,比较完整地研究了乙二醛水溶液中的化学反应。乙二醛溶液中反应的主要产物为乙二醛的一水合物、二水合物以及五元环结构的乙二醛二聚体,并探讨了乙二醛水溶液发生聚合反应的机理。利用1H NMR、13C NMR、HMBC和HSQC等常规核磁谱解析,并对其1H和13C NMR信号进行指认。采用ATR-FTIR方法对甲基乙二醛进行测定,讨论了甲基乙二醛的聚合反应。以及应用密度泛函理论(DFT/B3LYP)方法在6-311+G(d,p)基组下优化甲基乙二醛、甲基乙二醛的水合物,和甲基乙二醛二聚体的几何构型,并用GIAO方法计算了甲基乙二醛和这些化合物的1H和13C NMR化学位移值,计算值和实验值吻合比较好,可以帮助对甲基乙二醛化合物的1H和13C化学位移的指认。结果表明,甲基乙二醛在溶液中以二水合物缩聚的五元环二聚体为主。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-22
  1.1 二次有机气溶胶的来源  10-11
  1.2 二次有机气溶胶形成的气体/粒子分配理论  11-12
  1.3 二次有机气溶胶形成的光氧化反应  12-13
  1.4 二次有机气溶胶的异相反应  13-14
  1.5 二次有机气溶胶中有机物的研究进展  14-19
    1.5.1 异戊二烯在大气中的氧化反应  14-15
    1.5.2 α-蒎烯在大气的氧化反应  15-16
    1.5.3 乙二醛在SOA 中的研究  16-18
    1.5.4 甲基乙二醛在大气中的研究  18-19
  1.6 二次有机气溶胶的危害及研究意义  19-20
  1.7 论文的立题依据和研究目标  20-22
第二章理论计算与实验方法  22-32
  2.1 量子化学理论计算  22-25
    2.1.1 密度泛函理论(DFT)  22-23
    2.1.2 溶剂化效应  23-24
    2.1.3 NMR 化学位移的计算  24-25
  2.2 衰减全反射傅立叶变换红外光谱法（ATR-FTIR）  25
  2.3 核磁共振(NMR)  25-32
    2.3.1 扩散排序谱（DOSY）  25-30
    2.3.2 同核二维相关谱（COSY）  30-31
    2.3.3 异核二维谱HSQC 和HMBC  31-32
第三章乙二醛水溶液聚合反应的研究  32-40
  3.1 前言  32-33
  3.2 实验和理论计算部分  33
    3.2.1 试剂与仪器  33
    3.2.2 实验方法  33
    3.2.3 量子化学计算方法  33
  3.3 结果与讨论  33-39
    3.3.1 乙二醛水相中化合物的研究  33-35
    3.3.2 乙二醛水溶液的NMR 研究  35-38
    3.3.3 用ATR-FTIR 测定乙二醛水溶液  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章甲基乙二醛溶液中的聚合反应  40-52
  4.1 前言  40-41
  4.2 实验和理论计算部分  41
    4.2.1 试剂与仪器  41
    4.2.2 实验方法  41
    4.2.3 量子化学计算方法  41
  4.3 结果与讨论  41-50
    4.3.1 甲基乙二醛水相中化合物的研究  41-47
    4.3.2 甲基乙二醛溶液中化合物的液相吉布斯自由能  47-49
    4.3.3 甲基乙二醛溶液的ATR-FTIR 图  49-50
  4.4 本章小结  50-52
结论  52-53
参考文献  53-60
攻读硕士学位期间取得的研究成果  60-61
致谢  61

乙二醛与甲基乙二醛的聚合反应

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