1H NMR研究溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及玻璃化的影响

叶斌 高才 赵韩 陈开松 杨锁 刘向农

引用本文: 叶斌, 高才, 赵韩, 陈开松, 杨锁, 刘向农. 1H NMR研究溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及玻璃化的影响[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2505-2511. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111103 shu
Citation:  YE Bin, GAO Cai, ZHAO Han, CHEN Kai-Song, YANG Suo, LIU Xiang-Nong. 1H NMR Investigation on Effect of Solute Concentration on the Hydrogen Bonding and Glass Transition of Three-Carbon Polyalcohol Aqueous Solutions[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2505-2511. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111103 shu

1H NMR研究溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及玻璃化的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20803016) (20803016)

    安徽省自然科学基金(070414163)资助项目 (070414163)

摘要: 为考察溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及不同物质玻璃态形成能力的影响, 采用1H NMR 外标法研究不同浓度的1-丙醇(NPA), 2-丙醇(IPA), 1,2-丙二醇(PG), 1,3-丙二醇(PD)和丙三醇(glycerol)的水溶液在室温常压下质子化学位移. 结果表明: 具有CH3CH(OH)―基团的PG烷基质子的化学位移变化趋势与其他几种醇相比有较大差异. 醇羟基质子与水分子的氧形成较强O―H···O氢键. 相同摩尔分数下, 羟基数的增加导致水质子和羟基质子的化学位移降低, 而且羟基位置不同也会导致水质子和羟基质子化学位移差异. 这几种三碳多元醇碱性强弱的顺序和降低冰的均相成核温度能力的顺序一致, 即glycerol>PG>PD>IPA>NPA, 1H NMR技术表明glycerol 和PG更适合用作低温保护剂.

English

    1. [1]

      (1) Hua, Z. C.; Ren, H. S. Cryobiomedical Techniques; Science Press: Beijing, 1994; p 12. [华泽钊, 任禾盛. 北京: 低温生物医学技术. 科学出版社, 1994, p 12](1) Hua, Z. C.; Ren, H. S. Cryobiomedical Techniques; Science Press: Beijing, 1994; p 12. [华泽钊, 任禾盛. 北京: 低温生物医学技术. 科学出版社, 1994, p 12]

    2. [2]

      (2) Hua, Z. C.; Liu B. L.; Zuo J. G. Freeze-Drying of Pharmaceutical and Food Products; Science Press: Beijing, 2006; p 123. [华泽钊, 刘宝林, 左建国. 药品和食品的冷冻干燥. 北京: 科学出版社, 2006; p 123.](2) Hua, Z. C.; Liu B. L.; Zuo J. G. Freeze-Drying of Pharmaceutical and Food Products; Science Press: Beijing, 2006; p 123. [华泽钊, 刘宝林, 左建国. 药品和食品的冷冻干燥. 北京: 科学出版社, 2006; p 123.]

    3. [3]

      (3) Gao, C.;Wang, T. J.; Liu, X. N.; Zhou, G. Y.; Hua, T. C. Chin. J. Chem. Phys. 2007, 20, 258.  (3) Gao, C.;Wang, T. J.; Liu, X. N.; Zhou, G. Y.; Hua, T. C. Chin. J. Chem. Phys. 2007, 20, 258.  

    4. [4]

      (4) Gao, C.; Zhou, G. Y.; Xu, Y.; Hua, T. C. Thermochim. Acta 2005, 435, 38.  (4) Gao, C.; Zhou, G. Y.; Xu, Y.; Hua, T. C. Thermochim. Acta 2005, 435, 38.  

    5. [5]

      (5) Gao, C.;Wang, T. J.; Liu, X. N.; Zhou, G. Y.; Hua, T. C. Thermochim. Acta 2007, 456, 19.  (5) Gao, C.;Wang, T. J.; Liu, X. N.; Zhou, G. Y.; Hua, T. C. Thermochim. Acta 2007, 456, 19.  

    6. [6]

      (6) Gao, C.;Wang, T. J.; Zhou, G. Y.; Hua. Z. Z. Chem. J. Chin. Univ. 2007, 28, 1139. [高才, 王铁军, 周国燕, 华泽钊. 高等学校化学学报, 2007, 28, 1139.](6) Gao, C.;Wang, T. J.; Zhou, G. Y.; Hua. Z. Z. Chem. J. Chin. Univ. 2007, 28, 1139. [高才, 王铁军, 周国燕, 华泽钊. 高等学校化学学报, 2007, 28, 1139.]

    7. [7]

      (7) Hisashi, H.; Keiko, N.; Takao, I. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8334.  (7) Hisashi, H.; Keiko, N.; Takao, I. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8334.  

    8. [8]

      (8) Zelent, B.; Nucci, N. V.; Vanderkooi, J. M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11141.  (8) Zelent, B.; Nucci, N. V.; Vanderkooi, J. M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11141.  

    9. [9]

      (9) Oakes, J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2. 1972, 68, 1464.  (9) Oakes, J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2. 1972, 68, 1464.  

    10. [10]

      (10) Wen,W. Y.; Hertz, H. G. J. Solution Chem. 1972, 1, 17.  (10) Wen,W. Y.; Hertz, H. G. J. Solution Chem. 1972, 1, 17.  

    11. [11]

      (11) Sare, E. J.; Moynihan, C. T.; Angell, C. A. J. Phys. Chem. 1973, 77, 1869.  (11) Sare, E. J.; Moynihan, C. T.; Angell, C. A. J. Phys. Chem. 1973, 77, 1869.  

    12. [12]

      (12) Hinton, J. F.; Ladner, K. H. Spectrochimica Acta Part A-Molecular Spectroscopy 1972, 28, 1731.  (12) Hinton, J. F.; Ladner, K. H. Spectrochimica Acta Part A-Molecular Spectroscopy 1972, 28, 1731.  

    13. [13]

      (13) Holmes, J. R.; Kivelson, D.; Drinkard,W. C. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 4677.  (13) Holmes, J. R.; Kivelson, D.; Drinkard,W. C. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 4677.  

    14. [14]

      (14) Bhanumathi, R.; Vijayalakshamme, S. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4666.  (14) Bhanumathi, R.; Vijayalakshamme, S. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4666.  

    15. [15]

      (15) Fratiello, A.; Luon , J. P. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3072.  (15) Fratiello, A.; Luon , J. P. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3072.  

    16. [16]

      (16) Barone, G.; Castronuovo, G.; Della, V. C.; Elia, V. J. Solution Chem. 1977, 6, 117.  (16) Barone, G.; Castronuovo, G.; Della, V. C.; Elia, V. J. Solution Chem. 1977, 6, 117.  

    17. [17]

      (17) Anderson, R. G.; Symons, M. C. Trans. Faraday Soc. 1969, 65, 2550.  (17) Anderson, R. G.; Symons, M. C. Trans. Faraday Soc. 1969, 65, 2550.  

    18. [18]

      (18) Fratiello, A.; Douglass, D. C. J. Mol. Spectrosc. 1963, 11, 465.  (18) Fratiello, A.; Douglass, D. C. J. Mol. Spectrosc. 1963, 11, 465.  

    19. [19]

      (19) Klein, R.A.; Pacheco, V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9298.  (19) Klein, R.A.; Pacheco, V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9298.  

    20. [20]

      (20) Forsyth, M.; MacFarlane, D.R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6889.  (20) Forsyth, M.; MacFarlane, D.R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6889.  

    21. [21]

      (21) Zhou, Y.; Hu, K.; Shen, J. F.;Wu, X. J.; Cheng, G. Z. J. Mol. Struct. 2009, 921, 150.  (21) Zhou, Y.; Hu, K.; Shen, J. F.;Wu, X. J.; Cheng, G. Z. J. Mol. Struct. 2009, 921, 150.  

    22. [22]

      (22) Hills, B.P.; Pardoe, K. J. Mol. Liq. 1995, 63, 229.  (22) Hills, B.P.; Pardoe, K. J. Mol. Liq. 1995, 63, 229.  

    23. [23]

      (23) Bhanumathi, R.; Vijayalakshamma, S. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4666.  (23) Bhanumathi, R.; Vijayalakshamma, S. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4666.  

    24. [24]

      (24) Mizuno, K.; Miyashita, Y.; Shindo, Y.; Ogawa, H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 3225.  (24) Mizuno, K.; Miyashita, Y.; Shindo, Y.; Ogawa, H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 3225.  

    25. [25]

      (25) Xiang, S.J.; Yu, G.Q.; Liang, Y. M.;Wu, L. M. J. Mol. Struct. 2006, 789, 43.  (25) Xiang, S.J.; Yu, G.Q.; Liang, Y. M.;Wu, L. M. J. Mol. Struct. 2006, 789, 43.  

    26. [26]

      (26) Yadav, M. K.; Kumar, A. J. Molecular Liquids 2005, 121, 94.  (26) Yadav, M. K.; Kumar, A. J. Molecular Liquids 2005, 121, 94.  

    27. [27]

      (27) Mizuno, K.; Kimura, Y.; Morichika, H.; Nishimura, Y.; Shimada, S.; Maeda, S.; Imafuji, S.; Ochi, T. J. Mol. Liq. 2000, 85, 139.  (27) Mizuno, K.; Kimura, Y.; Morichika, H.; Nishimura, Y.; Shimada, S.; Maeda, S.; Imafuji, S.; Ochi, T. J. Mol. Liq. 2000, 85, 139.  

    28. [28]

      (28) Selwood, P.W. Magnetochemistry; Interscience: New York, 1943.(28) Selwood, P.W. Magnetochemistry; Interscience: New York, 1943.

    29. [29]

      (29) The Handbook of Chemistry and Physics; CRC: Cleveland, OH, 1974.(29) The Handbook of Chemistry and Physics; CRC: Cleveland, OH, 1974.

    30. [30]

      (30) Pople, J. A.; Schneider,W. G.; Barnstein, H. J. High Resolution NMR, McGraw-Hill: New York, 1967.(30) Pople, J. A.; Schneider,W. G.; Barnstein, H. J. High Resolution NMR, McGraw-Hill: New York, 1967.

    31. [31]

      (31) Becker, E. D. High Resolution NMR ; Theory and Chemical Applications, 2nd ed.; Academic Press: New York, 1980.(31) Becker, E. D. High Resolution NMR ; Theory and Chemical Applications, 2nd ed.; Academic Press: New York, 1980.

    32. [32]

      (32) Larman, M. G.; Katz-Jaffe, M. G.; Sheehan, C. B.; Gardner, D. K. Hum. Reprod. 2007, 22, 250.(32) Larman, M. G.; Katz-Jaffe, M. G.; Sheehan, C. B.; Gardner, D. K. Hum. Reprod. 2007, 22, 250.

    33. [33]

      (33) Wowk, B.; Darwin, M.; Harris, S. B.; Russell, S. R.; Rasch, C. M. J. Cryobiology 1999, 39, 215.  (33) Wowk, B.; Darwin, M.; Harris, S. B.; Russell, S. R.; Rasch, C. M. J. Cryobiology 1999, 39, 215.  

    34. [34]

      (34) Deshmukh, M. M.; Sastry, N. V.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12402.  (34) Deshmukh, M. M.; Sastry, N. V.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12402.  

    35. [35]

      (35) Ziedler, M.D. In Water: A Comprehensive Treatise; Franks, F. Ed.; Plenum: New York, 1973, Vol. 2. (36) Streitweiser, A.; Heathcock, C.H. Introduction to Organic Chemistry, 2nd ed.; MacMillan: New York, 1981.(35) Ziedler, M.D. In Water: A Comprehensive Treatise; Franks, F. Ed.; Plenum: New York, 1973, Vol. 2. (36) Streitweiser, A.; Heathcock, C.H. Introduction to Organic Chemistry, 2nd ed.; MacMillan: New York, 1981.

    36. [36]

      (37) MarFarlane, D. R.; Forsyth, M. J. Cryobiology 1990, 27, 345.  (37) MarFarlane, D. R.; Forsyth, M. J. Cryobiology 1990, 27, 345.  

    37. [37]

      (38) Emiliani, S.; Bergh, M. V.; den Vannin, A. S.; Biramane, J.; Englert, Y. Hum. Reprod. 2000, 15, 905.  (38) Emiliani, S.; Bergh, M. V.; den Vannin, A. S.; Biramane, J.; Englert, Y. Hum. Reprod. 2000, 15, 905.  

    38. [38]

      (39) Gao, C. Thermal Phenomena Study of Linear Polyalcohols aqueous solutions at low Temperature. Ph. D. Dissertation, University of ShangHai for Science and Technology, Shanghai, 2004. [高才. 线性多元醇水溶液低温下的热现象研究[D]. 上海:上海理工大学, 2004.](39) Gao, C. Thermal Phenomena Study of Linear Polyalcohols aqueous solutions at low Temperature. Ph. D. Dissertation, University of ShangHai for Science and Technology, Shanghai, 2004. [高才. 线性多元醇水溶液低温下的热现象研究[D]. 上海:上海理工大学, 2004.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  905
  • 文章访问数:  2808
  • HTML全文浏览量:  53
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-06-02
  • 网络出版日期:  2011-08-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章