α-氨基丁酸对映异构体在DMF+水混合溶剂中的焓对作用

郭政 ,  胡新根 ,  梁红玉 ,  贾召鹏 ,  程维娜 ,  刘嘉敏

引用本文: 郭政, 胡新根, 梁红玉, 贾召鹏, 程维娜, 刘嘉敏. α-氨基丁酸对映异构体在DMF+水混合溶剂中的焓对作用[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206261 shu
Citation:  GUO Zheng, HU Xin-Gen, LIANG Hong-Yu, JIA Zhao-Peng, CHENG Wei-Na, LIU Jia-Min. Enthalpic Pairwise Interactions of α-Aminobutyric Acid Enantiomers in DMF+Water Mixtures[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206261 shu

α-氨基丁酸对映异构体在DMF+水混合溶剂中的焓对作用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21073132)资助项目 (21073132)

摘要:

利用等温滴定微量热法(ITC)分别测定了298.15 K时L-α-氨基丁酸和D-α-氨基丁酸两种对映异构体在不同组成的二甲基甲酰胺(DMF)+水混合溶剂中的稀释焓. 根据统计热力学的McMillan-Mayer 理论计算各溶剂组成下的同系焓对作用系数(hxx). 从溶质-溶质和溶质-溶剂相互作用的观点出发探讨了三元水溶液中疏水-疏水、疏水-亲水和亲水-亲水作用的竞争平衡. 实验发现, 在所研究的混合溶剂组成范围内(wDMF=0-0.3),α-氨基丁酸两种对映体的hxx都是较大的正值, 且都随wDMF的增大而逐渐减小, 而有趣的是L 型对映体的hxx值普遍比D型的大(hLL>hDD), 说明ITC 可以区分对映异构体的同手性焓对作用. 结果表明: 在α-氨基丁酸+水+DMF三元溶液体系中, 疏水-疏水和疏水-亲水作用在分子对作用过程中占优势; 在α-氨基丁酸的同种对映体发生分子对作用时, L-L 分子对比D-D分子对在构型上更有利于α-碳上疏水侧链(CH3CH2-)的靠拢, 疏水基团的水合壳层发生交盖, 局部破坏而释放出部分结构化的水, 过程自发、吸热且伴随显著熵增(ΔG<0, ΔH>0,ΔS=(ΔH-ΔG)/T>0), 因而在稀释时释放出更多热量, hxx具有较大的正值.

English

    1. [1]

      (1) McMillan,W. G.; Mayer, J. E. J. Chem. Phys. 1945, 13, 276.doi: 10.1063/1.1724036

      (1) McMillan,W. G.; Mayer, J. E. J. Chem. Phys. 1945, 13, 276.doi: 10.1063/1.1724036

    2. [2]

      (2) Kozak, J. J.; Knight,W. S.; Kauzmann,W. J. Chem. Phys. 1968,48, 675. doi: 10.1063/1.1668700(2) Kozak, J. J.; Knight,W. S.; Kauzmann,W. J. Chem. Phys. 1968,48, 675. doi: 10.1063/1.1668700

    3. [3]

      (3) Piekarski, H. Pure Appl. Chem. 1999, 71 (7), 1275. doi: 10.1351/pac199971071275(3) Piekarski, H. Pure Appl. Chem. 1999, 71 (7), 1275. doi: 10.1351/pac199971071275

    4. [4]

      (4) Castronuovo, G.; Elia, V.; Perez-Casas, S.; Velleca, F. J. Mol. Liq. 2000, 88 (2), 163. doi: 10.1016/S0167-7322(00)00151-3(4) Castronuovo, G.; Elia, V.; Perez-Casas, S.; Velleca, F. J. Mol. Liq. 2000, 88 (2), 163. doi: 10.1016/S0167-7322(00)00151-3

    5. [5]

      (5) Zhu, Y.; Yu, L.; Pang, X. J. Chem. Eng. Data 2009, 54 (6),1910. doi: 10.1021/je900086b(5) Zhu, Y.; Yu, L.; Pang, X. J. Chem. Eng. Data 2009, 54 (6),1910. doi: 10.1021/je900086b

    6. [6]

      (6) Palecz, B.; Dunal, J.;Waliszewski, D. J. Chem. Eng. Data 2010,55 (11), 5216. doi: 10.1021/je100756z(6) Palecz, B.; Dunal, J.;Waliszewski, D. J. Chem. Eng. Data 2010,55 (11), 5216. doi: 10.1021/je100756z

    7. [7]

      (7) Alston, J. R.; Overson, D.; Poler, J. C. Langmuir 2012, 28 (1),264. doi: 10.1021/la203765j(7) Alston, J. R.; Overson, D.; Poler, J. C. Langmuir 2012, 28 (1),264. doi: 10.1021/la203765j

    8. [8]

      (8) Castronuovo, G.; Elia, V.; Moniello, V.; Velleca, F.; Perez-Casas, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1 (8), 1887.(8) Castronuovo, G.; Elia, V.; Moniello, V.; Velleca, F.; Perez-Casas, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1 (8), 1887.

    9. [9]

      (9) Palecz, B. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (21), 6003. doi: 10.1021/ja011937i(9) Palecz, B. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (21), 6003. doi: 10.1021/ja011937i

    10. [10]

      (10) Palecz, B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (50), 17768.doi: 10.1021/ja054407l(10) Palecz, B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (50), 17768.doi: 10.1021/ja054407l

    11. [11]

      (11) Zhang, H.; Hu, X.; Shao, S. J. Chem. Eng. Data 2010, 55 (2),941. doi: 10.1021/je9005322(11) Zhang, H.; Hu, X.; Shao, S. J. Chem. Eng. Data 2010, 55 (2),941. doi: 10.1021/je9005322

    12. [12]

      (12) Guo, A.; Hu, X.; Fang, G.; Shao, S.; Zhang, H. J. Chem. Eng. Data 2011, 56 (5), 2489. doi: 10.1021/je101353r(12) Guo, A.; Hu, X.; Fang, G.; Shao, S.; Zhang, H. J. Chem. Eng. Data 2011, 56 (5), 2489. doi: 10.1021/je101353r

    13. [13]

      (13) Guo, Z.; Hu, X.; Fang, G.; Shao, S.; Guo, A.; Liang, H.Thermochim Acta 2012, 534, 51. doi: 10.1016/j.tca.2012.02.004(13) Guo, Z.; Hu, X.; Fang, G.; Shao, S.; Guo, A.; Liang, H.Thermochim Acta 2012, 534, 51. doi: 10.1016/j.tca.2012.02.004

    14. [14]

      (14) Fini, P.; Castagnolo, M. J. Therm. Anal. Calorim. 2001, 66 (1),91. doi: 10.1023/A:1012435631222(14) Fini, P.; Castagnolo, M. J. Therm. Anal. Calorim. 2001, 66 (1),91. doi: 10.1023/A:1012435631222

    15. [15]

      (15) Borghesani, G.; Pulidori, F. Can. J. Chem. 1984, 62, 2898. doi: 10.1139/v84-490(15) Borghesani, G.; Pulidori, F. Can. J. Chem. 1984, 62, 2898. doi: 10.1139/v84-490

    16. [16]

      (16) Thompson, P. T.; Davis, C. B.;Wood, R. H. J. Phys. Chem.1988, 92 (22), 6386. doi: 10.1021/j100333a041(16) Thompson, P. T.; Davis, C. B.;Wood, R. H. J. Phys. Chem.1988, 92 (22), 6386. doi: 10.1021/j100333a041

    17. [17]

      (17) Gaffney, S. H.; Haslam, E.; Lilley, T. H. Thermochim. Acta1985, 86, 175. doi: 10.1016/0040-6031(85)87046-5(17) Gaffney, S. H.; Haslam, E.; Lilley, T. H. Thermochim. Acta1985, 86, 175. doi: 10.1016/0040-6031(85)87046-5

    18. [18]

      (18) Piekarski, H. J. Chem. Soc. Faraday Trans. I 1988, 84, 591.doi: 10.1039/f19888400591(18) Piekarski, H. J. Chem. Soc. Faraday Trans. I 1988, 84, 591.doi: 10.1039/f19888400591

    19. [19]

      (19) Bloemendal, M.; Sijpkes, A. H.; Somsen, G. J. Solut. Chem.1986, 11 (1), 81.(19) Bloemendal, M.; Sijpkes, A. H.; Somsen, G. J. Solut. Chem.1986, 11 (1), 81.

    20. [20]

      (20) Bloemendal, M.; Somsen, G. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107 (12),3426. doi: 10.1021/ja00298a005(20) Bloemendal, M.; Somsen, G. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107 (12),3426. doi: 10.1021/ja00298a005

    21. [21]

      (21) Lei, Y.; Li, H.; Pan, H.; Han, S. J. Phys. Chem. A 2003, 107,1574.(21) Lei, Y.; Li, H.; Pan, H.; Han, S. J. Phys. Chem. A 2003, 107,1574.

    22. [22]

      (22) Xu, Z.; Li, H.;Wang, C.; Pan, H.; Han, S. J. Chem. Phys. 2006,124, 244502. doi: 10.1063/1.2206177(22) Xu, Z.; Li, H.;Wang, C.; Pan, H.; Han, S. J. Chem. Phys. 2006,124, 244502. doi: 10.1063/1.2206177

    23. [23]

      (23) Park, S. K.; Min, K. C.; Lee, C.; Hong, S. K.; Kim, Y.; Lee, N.S. Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30 (11), 2595. doi: 10.5012/bkcs.2009.30.11.2595(23) Park, S. K.; Min, K. C.; Lee, C.; Hong, S. K.; Kim, Y.; Lee, N.S. Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30 (11), 2595. doi: 10.5012/bkcs.2009.30.11.2595

    24. [24]

      (24) Gilli, P.; Bertolasi, V.; Ferretti, V.; Gilli, G. J. Am. Chem. Soc.1994, 116 (3), 909. doi: 10.1021/ja00082a011(24) Gilli, P.; Bertolasi, V.; Ferretti, V.; Gilli, G. J. Am. Chem. Soc.1994, 116 (3), 909. doi: 10.1021/ja00082a011

    25. [25]

      (25) Gallardo, M. A.; Lilley, T. H.; Linsdell, H.; Otin, S. Thermochim. Acta 1993, 223, 41. doi: 10.1016/0040-6031(93)80118-T(25) Gallardo, M. A.; Lilley, T. H.; Linsdell, H.; Otin, S. Thermochim. Acta 1993, 223, 41. doi: 10.1016/0040-6031(93)80118-T

    26. [26]

      (26) Lin, R.; Hu, X.; Ren, X. Thermochim. Acta 2000, 352-353, 31.(26) Lin, R.; Hu, X.; Ren, X. Thermochim. Acta 2000, 352-353, 31.

    27. [27]

      (27) Lu, Y.; Xie,W.; Lu, J. Thermochim. Acta 2002, 385, 1.doi: 10.1016/S0040-6031(01)00700-6(27) Lu, Y.; Xie,W.; Lu, J. Thermochim. Acta 2002, 385, 1.doi: 10.1016/S0040-6031(01)00700-6

    28. [28]

      (28) Barone, G.; Castronuovo, G.; Vecchio, P.; Elia, V.; Puzziello, S.J. Solut. Chem. 1989, 18 (12), 1105. doi: 10.1007/BF00647267(28) Barone, G.; Castronuovo, G.; Vecchio, P.; Elia, V.; Puzziello, S.J. Solut. Chem. 1989, 18 (12), 1105. doi: 10.1007/BF00647267

    29. [29]

      (29) Castronuovo, G.; Elia, V.; Velleca, F. J. Solut. Chem. 1995, 24 (12), 1209. doi: 10.1007/BF00972829(29) Castronuovo, G.; Elia, V.; Velleca, F. J. Solut. Chem. 1995, 24 (12), 1209. doi: 10.1007/BF00972829

    30. [30]

      (30) Andini, S.; Castronuovo, G.; Elia, V.; Velleca, F. J. Solut. Chem. 1995, 24 (5), 485.(30) Andini, S.; Castronuovo, G.; Elia, V.; Velleca, F. J. Solut. Chem. 1995, 24 (5), 485.

    31. [31]

      (31) Andini, S.; Castronuovo, G.; Elia, V.; Pignone, A.; Velleca, F.J. Solut. Chem. 1996, 25 (9), 837.(31) Andini, S.; Castronuovo, G.; Elia, V.; Pignone, A.; Velleca, F.J. Solut. Chem. 1996, 25 (9), 837.

    32. [32]

      (32) Smirnov, V. I.; Badelin, V. G. J. Solut. Chem. 2008, 37 (10),1419. doi: 10.1007/s10953-008-9313-z

      (32) Smirnov, V. I.; Badelin, V. G. J. Solut. Chem. 2008, 37 (10),1419. doi: 10.1007/s10953-008-9313-z

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  871
  • 文章访问数:  2575
  • HTML全文浏览量:  38
文章相关
  • 发布日期:  2012-08-02
  • 收稿日期:  2012-03-17
  • 网络出版日期:  2012-06-26
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