액체 에틸렌 글리콜의 분자 구성과 수소 결합 형성

에틸렌 글리콜(EG) 분자 HOCH2CH2OH은 중앙 OCCO 다이헤드럴이 기체 및 결정 상태에서는 독점적으로 고우쉬 구성(conformation)을 취하지만, 액체 상태에서는 약 20%의 분자가 에너지가 불리한 트랜스 구성(trans conformation)을 가지도록 채택합니다. 여기에서는 donors-acceptor 쌍의 서로 다른 분자 구성이 있는 EG의 액체 상태에서 수소 결합 형성과 관련된 열역학에 대한 첫 원리 분자 동역학 시뮬레이션을 기반으로 한 계산 결과를 보고합니다. 우리는 양성자 NMR 데이터를 분석하여 액체 EG에서 수소 결합의 조작적이고 기하학적인 정의를 수립하고, 구성이 무엇이든 간에 수소 결합의 주요 특징이 거의 직선적인 ∠HO···O 각도를 갖는 뚜렷한 방향성을 보여준다는 것을 보여줍니다. 수소 결합 형성을 위한 자유 에너지는 수소 결합이 없는 가상의 상태에서 donor-acceptor 쌍이 무작위로 배열된 곳에서 수소 결합 상태로의 전환과 관련된 가역 작업에 대한 평균 힘의 잠재력으로 추정되었으며, donor 또는 acceptor의 분자 구성에 관계없이 유사한 크기를 나타냈습니다. 결과는 액체 EG에서 트랜스 성분이 존재하는 것이 액체의 확장된 수소 결합 네트워크에서의 역할을 이해하는데 필요할 것이라는 점을 시사합니다.