1,2,3-三甲基咪唑磷酸二甲酯增强乙酸-水分离的量子化学机制研究及其工业应用价值

本文通过量子化学计算揭示了离子液体（ILs）[TMIM]+[Me2PO4]?在乙酸-水萃取精馏中的分子作用机制，采用密度泛函理论（DFT）优化构象并分析氢键/NCI等非共价相互作用，证实该ILs与乙酸的强结合能可显著提升相对挥发度，为绿色溶剂设计提供理论依据。

　　

Highlight

量子化学揭示：1,2,3-三甲基咪唑磷酸二甲酯如何"智取"乙酸-水分离难题

Computational methods

采用密度泛函理论（DFT）进行量子化学计算，所有模拟均通过Gaussian 16软件完成。针对乙酸设计4种初始构型，[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^?则构建8种空间排列，最终选取乙酸单晶结构作为最优初始模型。通过关键二面角旋转生成对比构型...

Equilibrium structures of individual components and complexes

优化后的平衡结构与能量信息详见补充材料。如图1所示，[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^?存在4种构象异构体：能量最低的[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^? (1) 构型，以及能量依次升高的(2)-(4)构型。同时获得3种[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^?/水复合物构象，其中[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^?/水(1)因...

Conclusions

研究揭示[TMIM]⁺[Me₂PO₄]^?与乙酸/水的分子间作用能差异是分离关键：ILs-乙酸结合能显著强于ILs-水体系，促使水分子更易进入气相，提高水/乙酸相对挥发度。这种"分子级筛选"效应可减少理论塔板数，大幅降低蒸馏能耗。