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作为绿色溶剂,离子液体因其特殊的物理化学性质而备受研究者的关注。以天然氨基酸为先驱设计合成的氨基酸离子液体具有更好的环境友好性、生物相容性和生物降解功能,因此利用天然氨基酸设计合成功能化离子液体是离子液体在绿色化学中发挥作用的重要途径。研究发现,不管是疏水性离子液体还是亲水性离子液体都具有“吸水性”,而水分子的存在会极大地影响离子液体的物理化学性质,如黏度、电导率、反应活性、极性、表面性质、溶解度等性质。因此离子液体与水分子之间相互作用研究在基础研究和实际应用方面都具有重要作用。离子液体与水混合体系的研究从理论到实验都已有许多系统报道,但是迄今为止以天然氨基酸为阴离子的氨基酸离子液体与水混合体系的分子动力学研究还未见报道。本文采用分子动力学模拟的方法首次对基于甘氨酸阴离子的氨基酸离子液体[emim][Gly]和水的相互作用进行了系统的研究。为更准确的预测大量水分子对咪唑甘氨酸离子液体宏观性质的影响,本文将调整后的Amber99力场应用于分子动力学模型程序(Tinker),在等温等压(NPT)系综和正则系综(NVT)系综下模拟温度为300K时纯[emim][Gly]体系以及[emim][Gly]与H2O以摩尔分数分别为1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1混合后的各种热力学和动力学性质。仔细探讨了液态下咪唑甘氨酸离子液体中大量阴阳离子相互作用的微观结构、[emim][Gly]分子的平衡存在方式、氢键网络结构等,模拟计算各体系的密度、汽化焓、自扩散系数、径向分布函数等物理化学信息,预测水分子的存在对咪唑甘氨酸离子液体宏观性质的影响。在已报道的关于离子液体的理论研究中多数采用固定电荷模型,但是随着对氨基酸离子液体研究的日益发展,逐渐发现极化效应在离子液体中的作用不容忽视,因此极化电荷模型应运而生。本文基于密度泛函理论采用电负性均衡原理建立氨基酸离子液体的极化电荷模型,调节参数并确立了一套实用参数,利用该模型进行了初步的分子动力学模拟研究,结果与采用固定电荷模型模拟的结果具有很好的一致性,并且能够精确模拟体系中每个原子电荷随外场环境变化的变化,生动体现出极化电荷模型更能体现出极化效应对离子液体的影响,这为进一步将该极化电荷模型应用到离子液体与水混合体系相互作用研究奠定了基础。咪唑甘氨酸离子液体与水相互作用的研究以及极化电荷模型的建立能够初步探索离子液体以及其与水相互作用的微观机制、水分子的存在状态等信息,从而预测水分子的存在对离子液体的黏度、电导率、反应活性、极性、表面性质以及离子液体的极化效应等的影响。本论文为咪唑甘氨酸离子液体更好的应用于化学合成、化学分离和电化学等方面奠定了理论基础。