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基于元素和化学键贡献的有机物沸点估算方法研究

作　者: 夏力
导　师: 项曙光
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化学工程
关键词: 沸点元素化学键基团贡献法估算
分类号: O621.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

在化学工业中，沸点是重要的物性数据，但人们经常在需要的时候找不到它。随着化合物种类和数量的不断增多，如对其全部进行测量也非常困难，于是人们提出了估算的想法。早期有机物沸点估算大多采用基团加和的简单基团贡献法，这些方法简便易用，但准确性较差。为了克服上述缺点，出现了复合基团贡献法。本文总结归纳了文献中的正常沸点估算方法，筛选出现阶段应用比较广泛且估算精度较高的基团贡献法—Joback法、Joback修正方法、C-G法、M-P法和许文法。利用4068种有机物的沸点实验数据，对这5种方法进行了比较评价。结果表明，CG2使用简便，能区分部分同分异构体，估算精度高，是最好的估算方法，用于估算烷烃、氯衍生物、溴衍生物、脂环烃、芳烃、含氮化合物的正常沸点时精度最高；MP2用于估算碘衍生物；MP4用于估算氟衍生物、含氧化合物、含硫化合物；许文法用于估算烯烃和炔烃的正常沸点时精度最高；Joback修正方法对Joback法修正效果不明显，有待改进。根据分子结构理论，本文首次提出了一种基于元素和化学键贡献的用于估算有机物正常沸点的新方法—元素和化学键贡献法，即以单个的元素和化学键取代传统的基团贡献法中的基团，来考察元素和化学键对正常沸点的贡献。在可靠的4060种实验实测沸点数掘的基础上，回归得到了7个正常沸点估算关联式，并与Joback法、Joback修正方法、C-G法、M-P法和许文法进行了比较。结果表明，该法使用简便，估算精度较高，具有很强的外推功能。但是缺乏对同种类的同分异构体辨别能力以及对烷烃、烯烃、氟衍生物、含氧化合物和含氮化合物的估算精度不高。借鉴了现有沸点估算方法区分同分异构体的方法，从相邻化学键之间相互作用的角度，对元素和化学键贡献法进行了修正，首次提出了能很好的区分同分异构体的沸点估算方法—复合元：素和化学键贡献法。该方法以9种元素、29种化学键和32种相邻化学键之间相互作用作为基本贡献单位，用4060种有机物的正常沸点实验数据回归了6个关联式，与元素和化学键贡献法、Joback法、Joback修正方法、C-G法、M-P法和许文法比较，结果表明，此法优于相比较的其它基团贡献法，克服了元素和化学键贡献法不能区分同种类同分异构体的缺点。

全文目录

符号说明  9-13
前言  13-14
1 文献综述  14-31
  1.1 沸点  14-16
    1.1.1 沸点定义  14
    1.1.2 沸点测定方法  14-15
    1.1.3 沸点数据的收集和评审  15-16
    1.1.4 沸点估算  16
    1.1.5 沸点估算要求  16
  1.2 沸点估算方法  16-28
    1.2.1 简单基团贡献法  17-19
    1.2.2 复合基团贡献法  19-26
    1.2.3 基于其它物性的方法  26
    1.2.4 分子拓扑方法估算沸点  26-28
    1.2.5 人工神经网络(ANN)方法估算沸点  28
  1.3 计算机在沸点估算上的应用  28-29
  1.4 本论文的研究内容和创新点  29-31
2 估算有机物正常沸点的基团贡献法比较与评价  31-41
  2.1 评价与比较方法  31-32
    2.1.1 评价数据的来源  31
    2.1.2 评价方法  31-32
  2.2 估算结果与分析  32-39
    2.2.1 有机物沸点估算结果比较  32-33
    2.2.2 有机物沸点估算结果分类比较  33-37
    2.2.3 含氧化合物沸点估算结果分类比较  37-39
  2.3 本章小结  39-41
3 估算有机物沸点的新方法-元素和化学键贡献法  41-58
  3.1 现有沸点估算方法评价  41-42
  3.2 理论依据  42
  3.3 元素和化学键的划分  42
  3.4 估算式的提出  42-43
  3.5 新方法的优点  43-44
  3.6 估算式及参数的确定  44-46
    3.6.1 参与拟合数据  44
    3.6.2 参数拟合的结果  44-46
  3.7 应用举例  46-48
  3.8 适用范围  48
  3.9 验证  48-51
  3.10 估算误差分布  51-57
  3.11 本章小结  57-58
4 区分同分异构体的沸点估算新方法——复合元素和化学键贡献法  58-77
  4.1 元素和化学键贡献法的缺陷  58-59
  4.2 现有沸点估算方法区分同分异构体的方法  59
  4.3 理论依据  59-60
  4.4 元素、化学键和相邻化学键之间相互作用的划分  60-61
  4.5 估算式的提出  61-62
  4.6 估算式及参数的确定  62-65
    4.6.1 参与拟合数据  62
    4.6.2 参数拟合的结果  62-65
  4.7 应用举例  65-67
  4.8 适用范围  67
  4.9 验证  67-70
  4.10 估算误差分布  70-75
  4.11 本章小结  75-77
结论  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间的主要研究成果  83-84
独创性声明  84
关于论文使用授权的说明  84

基于元素和化学键贡献的有机物沸点估算方法研究

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