羟基功能化离子液体[HPmim][X]的密度、粘度及电导率测定与构效关系研究

本研究针对离子液体(ILs)物性数据缺乏系统性研究的问题，设计合成了五种羟基功能化ILs [HPmim][X]（X=FA/AC/Pro/Gly/Ala），通过1 H NMR、FT-IR等技术表征结构，测定293.15-333.15 K温度区间的密度、粘度、电导率等参数，结合Glasser方程和VFT模型揭示了阴离子结构对物性的调控规律，为功能化ILs的精准设计提供了理论依据。

　　

离子液体(ILs)作为21世纪最具潜力的"设计者溶剂"，其独特的可调控性正引发材料革命。然而，现有研究多集中于常规ILs体系，对功能化ILs的构效关系认知仍存在空白——特别是羟基修饰的ILs，其氢键网络与阴离子协同作用机制尚未阐明，这严重制约了在生物质溶解、药物递送等领域的精准应用。

为解决这一科学瓶颈，辽宁师范大学的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表创新成果。该研究选取1-(2-羟丙基)-3-甲基咪唑([HPmim]⁺
)为阳离子骨架，通过配对甲酸根(FA)、乙酸根(AC)等五种生物相容性阴离子，构建了新型羟基功能化ILs库。研究人员采用核磁共振(¹
H/¹³
C NMR)和红外光谱(FT-IR)确认分子结构，热重分析(TG)评估热稳定性，并建立标准加入法精确测定温度依赖的密度、粘度及电导率。通过Glasser理论计算摩尔体积，结合Vogel-Fulcher-Tammann(VFT)方程解析粘流活化能，系统揭示了"阴离子结构-物性参数"的定量关系。

【Structural analysis of ILs】章节显示，所有ILs的核磁位移与理论值吻合，FT-IR在3400 cm^-1
处均出现羟基特征峰，TG曲线证明热分解温度超过473 K，满足工业应用需求。【Materials】部分详述了以N-甲基咪唑和3-溴丙醇为原料的两步合成法，离子交换树脂纯化获得>99%终产物。

关键发现体现在物性测量中：随着阴离子碳链增长（FA→Ala），298 K时粘度从68 mPa·s升至214 mPa·s，电导率则从5.4 mS/cm降至1.2 mS/cm。Arrhenius拟合表明[HPmim][Gly]的粘流活化能最低(25.3 kJ/mol)，印证了氨基酸阴离子的"润滑效应"。密度数据经Glasser方程处理，发现[HPmim][FA]具有最大标准熵(143 J/mol·K)，这与其小阴离子尺寸促进分子运动的特点一致。

【Conclusions】部分强调，该研究首次建立了羟基功能化ILs的阴离子选择准则：短链羧酸根(FA/AC)适合高电导场景如电解质，而氨基酸阴离子(Gly/Ala)在生物相容性要求高的领域更具优势。这些发现不仅填补了功能化ILs物性数据库的空白，更通过建立"结构-性能"预测模型，为定向设计药物载体、绿色溶剂等特殊功能ILs提供了定量化工具。

这项工作的创新性在于将基础物性测量与理论模型深度结合，突破了传统ILs研究"重合成轻机制"的局限。正如作者Junshuang Wu所述，所得参数可直接用于化工流程模拟软件，加速从实验室探索到工业放大的转化进程。该成果对推动ILs在新能源、生物医药等领域的应用具有重要指导价值。