含氮化合物碱性强弱的量子力学研究

利用密度泛函理论的量子力学从头算法,计算原油及石油产品中不同含氮化合物与H+的结合能,并采用COSMO（conductor-like screen model）模型模拟溶剂的介质环境。结果表明,在水溶剂中,含氮化合物与H+结合的强弱与碱性强弱具有密切关系;与H+结合得越强,其碱性就越强;反之,则越弱。因此,可以算出它们在水溶剂中与H+结合能的高低,判断其碱性的强弱。脂肪胺、非芳香杂环氮化物与H+质子的结合能约在-660～-640kJ/mol之间,吡啶、芳香胺和吡咯类氮化物分别约为-620、-600、-510 kJ/mol,它们的碱性依次减弱。随着N-烷基苯胺烷基链中碳原子数从0增长到6,与H+结合能从-595kJ/mol降低到-610kJ/mol,碱性不断增强;烷基链继续增长,结合能变化很小,对碱性影响不大。芳香环的并入以及芳香环的连接方式,对五员和六员杂环氮化物碱性的影响有所不同。不同氮化物碱性的强弱和其结构有关,尤其电子密度的分布状态,其中电子共轭结构对碱性有很大的影响。