溶剂效应

✍ dations ◷ 2025-12-04 00:24:58 #溶剂效应

溶剂效应是指溶剂所产生的一连串化学反应,会影响主要化学反应的反应速率、反应平衡、溶解度、稳定性甚至是反应机理;换而言之,化学反应中的热力学和动力学可借由选择适当溶剂来控制。

溶质在溶剂中溶解时会与溶剂产生相互作用,其过程称为“溶剂化(solvation)”,取决于双方(指溶质和溶剂)的自由能 (free energy)变化,而自由能在反应中受多个因素影响。溶质溶解在溶剂中的过程,即溶剂化。

进行溶剂效应的静态模拟时,我们将焦点放在溶剂效应的两个主要作用上:一是短程作用,是指溶剂和溶质分子的反应中心所产生的相互作用(如:配位键、氢键的形成等);另一个是远程作用,极性溶剂、溶质分子两个偶极距间的静电相互作用。

在进行静态模拟可使用的三种溶解模型:

短程作用的模拟,大多采用QM法(QM methods),研究溶剂分子的活性中心,考虑键的生成对反应区域和反应过渡态结构和能量的影响。

远程作用需要考虑较多变因,故需要借助物理模型来做近似处理;连续介质(Continuum)模型有很多,其中常用的是极化连续介质模型(Polarized Continuum Model, PCM)。PCM最早于1981年由Tomasi教授(意大利比萨大学)提出 。

溶剂效应涉及到三个概念溶剂空腔形成(cavity formation)、分散排斥(dispersion-repulsion)和静电交互作用(electrostatic interaction)

以上三大概念所提到的能量增减总和即为溶剂化自由能(free energy of solvation)。

不同的溶剂可能会因为反应物及产物的稳定性差异而影响反应的平衡常数,反应会朝向产物较稳定的方向平衡。反应物或产物可利用任何与溶剂所产生的非共价相互作用(如氢键、偶极-偶极相互作用、凡得瓦力等作用)来提升稳定性。

酸或碱的电解平衡会受溶剂变化影响。但溶剂不仅仅是受其酸性或碱性影响,同时也受到其介电常数(dielectric constant)和其优先溶剂化(preferentially solvate)影响,而使特定反应的酸碱平衡较稳定;换而言之,即溶解能力及介电常数的变化皆可以影响的溶液的酸碱值。

在上表中可以看出水是极性最大的溶剂,第二为DMSO,最后为氰化甲烷。

再思考下面的酸离解公式:

水是上表中极性最大的溶剂,相较于二甲基亚砜或氰化甲烷,水使得离子化的物质能产生更高的稳定度;由此可知,水中的酸性会比二甲基亚砜或氰化甲烷来得低,如下表中可看出,pKa值在25℃时之值为氰化甲烷(ACN)>二甲基亚砜(DMSO)>水。

各种1,3 - 二羰基化合物(1,3-dicarbonyl compounds)可以透过互变异构物(tautomeric forms)的形式存在,如图所示。

1,3 - 二羰基化合物最常在环烯醇(cyclic enol)(为顺式异构体)和二酮(diketo)这两种结构间互相转换。

互变异构作用的平衡常数如下:

K T = {displaystyle {mathbf {K} }_{mathrm {T} }={frac {}{}}}

溶剂对乙酰丙酮(Acetylacetone)互变异构的平衡常数之影响如下:

相关

  • Em (字体排印学)em是字体排印学的计量单位,相当于当前指定的点数。例如,1 em在16点的字体中就是16点。因此,这个单位等同于所有字体排印中指定的点数。排印学中用这个单位的计量常以十进制表达
  • center color《center color》为林原惠的第11张原创音乐专辑(录音室专辑)。于2004年1月7日由King Records发行。总共收录了14首歌,其中包含了未收录于前作“feel well”的单曲“Northern li
  • 伊丽莎白·泰瑞丝 (洛林)洛林的伊丽莎白·泰瑞丝(法语:Élisabeth-Thérèse de Lorraine,1711年10月15日-1741年7月3日)是洛林公国的公主和意大利撒丁尼亚王后。伊丽莎白·泰瑞丝的哥哥是日后的神圣罗马
  • 于谦 (相声演员)于谦(1969年1月24日-),中国相声演员、影视剧演员,出生于北京市,祖籍陕西蓝田,民革党员,德云社成员。北京马术文化节儿童马术推广大使。1982年于谦考入北京市戏曲学校相声班学艺,在校
  • 弗雷德里克·麦迪逊弗雷德里克·麦迪逊(英语:Frederick Maddison,1856年8月17日-1937年3月12日),是19世纪中叶至20世纪英国工会会员和自由党政治家。麦迪逊出生于林肯郡波士顿,早期在赫尔河畔金斯顿就
  • 菲利克斯·布卢曼菲尔德菲利克斯·米哈伊诺维奇·布卢曼菲尔德(俄语:Фе́ликс Миха́йлович Блуменфе́льд,1863年-1931年)是俄罗斯钢琴家、作曲家、指挥家。布卢曼菲尔德师
  • 曝光宽容度曝光宽容度,或宽容度,指感光元件对于不同曝光时间下还原光线相对强度的能力。宽容度高的感光元件,在曝光不足时有较小的噪声;在曝光过度时有较大的饱和阈值,从而都能够正确还原光
  • AUGUSTAUGUST(オーガスト)是日本株式会社叶月旗下专责开发贩售成人游戏的品牌,目前加入以戏画为首的Partner Brand。在网络上常常以八月来称呼该公司。2006年成立专责发售家用主机游
  • 火影忍者 疾风传 忍立体绘卷!最强忍界决战!!《火影忍者 疾风传 忍立体绘卷!最强忍界决战!!》(日语:NARUTO -ナルト- 疾風伝 忍立体絵巻! 最強忍界決戦!!)是一款由Takara Tomy开发并发行在任天堂3DS平台上的《火影忍者》系列
  • 夜行天使《夜行天使》(英语:,又译:暗黑天使、天使)是一部美国电视剧,它是《吸血鬼猎人巴菲》的衍生剧,本片由巴菲的创造者乔斯·韦登和大卫·格林沃尔特共同创造。本剧于1999年10月5日在WB电视网播出,和巴菲一样本剧由温登制片公司以及Mutant Enemy制片厂制作。第一季讲述安琪离开巴菲离开阳光谷后在洛杉矶开始生活的故事,科迪莉亚由于考不到大学而家里也不在富裕只好到洛杉矶来梦想成为一个演员;但是他们过的都不怎么样,在一次巧遇下安琪、科迪莉亚以及在洛杉矶认识的混血恶魔道尔一起干起私人侦探的活,这也让安琪能有更多