مطالعه نظری مایع‌های یونی ایمیدازولیوم جفت‌شده با آنیون دی‌سیانامید: تاثیر طول زنجیر جانبی و عامل‌دار کردن آن با اتر

خواص هندسی و الکترونی چهار مایع یونی بر پایه ایمیدازولیوم با طول زنجیره‌های آلکیلی جانبی مختلف که با آنیون دی‌سیانامید جفت شده‌اند، مطالعه شده و اثر عامل‌دار کردن با اتر نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار هندسی و پایداری نسبی جفت‌یون‌ها مورد بحث قرار گرفته است. در پایدارترین جهت‌گیری‌ها، آنیون در بالای صفحه ایمیدازولیوم قرار گرفته و ارتباط نزدیکی با c2–h کاتیون دارد. در مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیوم، با افزایش طول زنجیره آلکیلی، انرژی برهم کنش کاتیونآنیون از روند مشخصی تبعیت نمی‌کند. در حالی که در جفت‌یون‌های عامل‌دار شده روند انرژی برهم کنش کاهشی است. در اثر عامل‌دار کردن با اتر، انرژی برهم کنش افزایش می‌یابد. سطوح پتانسیل الکترواستاتیکی به منظور یافتن نحوه جهت‌گیری مطلوب کاتیون و آنیون ترسیم شده است. برهم کنش کاتیونآنیون در پایدارترین کانفورمرها با انجام آنالیز اوربیتال پیوند طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. بارهای جزئی و انرژی پایداری اختلال مرتبه دوم محاسبه شده است. در آخر انتالپی استاندارد تشکیل فاز گازی جفتیون‌های مورد مطالعه محاسبه شده است. تاثیر طول زنجیره جانبی آلکیلی بر انتالپی تشکیل مایعات یونی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش طول زنجیره جانبی آلکیلی، میزان نتالپی تشکیل محاسبه شده کاهش می‌یابد و سهم گروه ch2 نیز محاسبه شده است.

Computational study of imidazolium-based ionic liquids paired with dicyanamide anion: The effect of side-chain length and ether-functionalization

The geometrical and electronic structures of four imidazoliumbased ILs with different alkyl chain length paired with dicyanamide anion were studied and the effect of ether functionalization was also investigated. The geometrical structures and relative stabilities of the ion pairs were discussed. In the most stable geometries, the anion locates above the imidazolium plane and has close contact with the C2–H of cation. The cationanion interaction energies (Eint) were also calculated for the most stable conformers. The Eint values have no clear trend with alkyl chain lengthening for imidazoliumbased ILs, whereas decrease for etherfunctionalized ones. It was found that the interaction energies increase with ether functionalization. MEP surfaces were created in order to elucidate the sites of the cations and anions at which they are most likely to interact. The cationanion interaction in the most stable conformers were investigated by performing the NBO analysis, the partial charges and E(2) were evaluated. Finally, the gas phase enthalpy of formation of the studied ionic liquids has been calculated by G3(MP2) level using atomization energy approach. The effect of the alkyl side chain length upon the enthalpy of formation of the ionic liquids was also studied. The calculated enthalpies of formation were found to decrease in magnitude with increasing alkyl side chain length and the contribution of the CH2 group was also calculated.