基于显著结构理论的月桂酸乙酯与2-烷醇体系分子相互作用机制及粘度预测模型研究

本研究针对月桂酸乙酯(EL)与2-烷醇(2-propanol至2-hexanol)混合体系的非理想行为，通过测量293.15-323.15 K温度区间的密度和粘度，发现体系呈现正过剩摩尔体积(Vm E )和负粘度偏差(Δη)，揭示弱分子间作用力特征。研究者创新性地应用显著结构理论建立纯组分粘度模型（最大偏差仅1.691%），并开发新型二元粘度关联式（EL+2-hexanol体系预测偏差低至2.01%），其精度显著优于Nissan-Grunberg等传统模型，为制药工业透皮给药系统和有机合成工艺优化提供重要理论依据。

　　

在化学工程和制药领域，液体混合物的传输特性精确预测始终是核心挑战。特别是含有酯类和醇类的复合体系，其粘度行为直接影响药物递送效率、工业反应器设计和能源消耗。月桂酸乙酯(ethyl laurate, EL)作为重要的药物渗透促进剂和工业润滑剂组分，与2-烷醇(2-alkanol)的混合体系在透皮给药和精密清洗等领域应用广泛。然而，现有研究多集中于EL与直链醇(如1-丁醇)的相互作用，对支链2-烷醇体系的认识存在显著空白。更关键的是，传统粘度预测模型如Nissan-Grunberg、Arrhenius等在该类体系表现欠佳，制约了工艺优化和配方设计。

为攻克这些难题，研究人员系统研究了EL与四种2-烷醇(2-propanol至2-hexanol)在293.15-323.15 K温度范围的密度和粘度行为。通过高精度测量发现所有混合体系均呈现正过剩摩尔体积(V_m
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)和负粘度偏差(Δη)，这一现象揭示了EL羟基与2-烷醇支链间较弱的相互作用力。研究创新点在于：首先采用显著结构理论(significant structure theory)精确描述纯组分粘度，对2-pentanol的最大预测偏差仅1.691%；继而建立新型二元粘度关联模型，其预测EL+2-hexanol体系的偏差低至2.01%，显著优于七种传统模型。

关键技术方法包括：使用纯度>99%的EL和2-烷醇试剂；采用振动式密度计和乌氏粘度计测定物性参数；通过超额热力学函数计算分析分子相互作用；基于统计力学框架构建粘度预测模型；采用绝对平均偏差(AAD)进行模型验证。

【Volumetric behavior】章节显示，温度升高会加剧混合体系的非理想性，这通过V_m
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随温度升高而增大的趋势得以证实。数据表明2-烷醇碳链增长会减弱与EL的相互作用，其中2-hexanol体系表现最显著的非理想性。

【Conclusions】部分强调，该研究首次阐明了支链结构对EL-醇类相互作用的影响机制：2-烷醇的α-支链化阻碍了分子紧密堆积，导致V_m
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为正；同时羟基位阻效应削弱了氢键网络，引发Δη为负。新建模型通过引入分子自由体积参数，成功捕捉了温度与组成对粘度的协同影响。

这项发表于《The Journal of Chemical Thermodynamics》的工作具有双重意义：理论上，为复杂流体分子相互作用研究提供了新范式；应用层面，其高精度模型可直接指导制药工业中透皮贴剂溶剂配比优化，以及精密电子清洗剂配方设计。特别是对含支链醇的药物载体系统，该研究为平衡药物溶解度和皮肤渗透性提供了量化依据。研究还提示，未来可延伸该模型至其他酯-醇体系，并探索压力变量对预测精度的影响。