• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권5호
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• pp.1323-1328
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• 2014

Molecular structures of the various conformational stereoisomers of 2,8,14,20-cyanophenyl pyrogallol[4]arenes 1 were optimized using the mPW1PW91 (hybrid Hartree-Fock density functional) calculation method. The total electronic and Gibbs free energies and the normal vibrational frequencies of the different structures from three major conformations (CHAIR, TABLE, and 1,2-Alternate) of the four stereoisomers [1(rccc), 1(rcct), 1(rctt), and 1(rtct)] were analyzed. The mPW1PW91/6-31G(d,p) calculations suggested that $1(rcct)_{1,2-A}$, 1(rctt)CHAIR, and $1(rtct)_{CHAIR}$ were the more stable conformations of the respective stereoisomers. Hydrogen bonding is the primary factor for the relative stabilities of the various conformational isomers, and maximizing the ${\pi}-{\pi}$ interaction between the cyanophenyl rings is the secondary factor. The calculated IR spectra of the more stable conformers [$1(rctt)_{CHAIR}$, $1(rcct)_{1,2-A}$, $1(rtct)_{CHAIR}$] were compared with the experimental IR spectrum of $1(rtct)_{CHAIR}$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권12호
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• pp.3514-3520
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• 2014

Molecular structures of the various conformers of para-bromocalix[4]aryl derivatives 1-4 were optimized using the DFT B3LYP calculation method. The total electronic and Gibbs free energies and normal vibrational frequencies of the different structures (CONE, partial cone (PACO), 1,2-Alternate(1,2-A) and 1,3-Alternate(1,3-A)) were calculated from the four kinds of para-bromocalix[4]aryl derivatives. The B3LYP/6-31G(d,p) calculations suggested the following: 1(PACO) is the most stable among four conformers of 1; 2(CONE) is the most stable among five conformers of 2; 3(PACO) is the most stable among four conformers of 3; 4(1,3-A) is the most stable among four conformers of 4. All the most stable structures optimized by the B3LYP calculation method were in accordance with the experimental crystal structures of 1-4. The calculated IR spectra of the various conformers (CONE, PACO, 1,2-A and 1,3-A) of 1-4 were compared.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권11호
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• pp.3247-3251
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• 2010

Molecular structures of the various conformers for the four stereoisomers of tetra-t-butyl-tetra-O-methylsulfinylcalix[4]arene (1) were optimized using DFT BLYP and mPW1PW91/6-31G(d,p) (hybrid HF-DF) calculation methods. We have analyzed the total electronic and Gibbs free energies and normal vibrational frequencies of 16 different structures from four major conformations (cone (CONE), partial cone (PC), 1,2-alternate (1,2-A), 1,3-alternate (1,3-A)) of the four stereoisomers [1(rccc), 1(rcct), 1(rctt), 1(rtct)]. The mPW1PW91/6-31G(d,p) calculations suggested that the $1(rccc)_{CONE}$, $1(rcct)_{PC}$, $1(rctt)_{PC}$, and $1(rtct)_{1,3-A}$ were the most stable conformations of the respective stereoisomers. These outcomes are in accordance with the experimental structures obtained from X-ray crystallography. The electrostatic repulsion between the sulfinyl and methoxy groups is a primary factor for the relative stabilities of the four different conformations. The IR spectra of the most stable conformers [$1(rccc)_{CONE}$, $1(rcct)_{PC}$, $1(rctt)_{PC}$, $1(rtct)_{1,3-A}$] of each stereoisomer were compared to each other.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권1호
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• pp.100-104
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• 2011

The structures of the conformers for 1,3-di-t-butyl-2,4-dinitro-tetramethoxysulfonylcalix[4]arene (1) and 1,2-di-t-butyl-3,4-dinitro-tetramethoxysulfonylcalix[4]arene (2) were optimized using DFT BLYP and mPW1PW91/6-31G(d,p) (hybrid HF-DF) calculation methods. We have analyzed the total electronic and Gibbs free energies and the differences between the various conformations (cone, partial-cone (PC), 1,2-alternate, and 1,3-alternate) of 1 and 2. For both compounds, the 1,3-alternate (1,3-A) conformers were calculated to be the most stable, which correlate very well with the experimental results. The orderings of the relative stability of 1 and 2 that resulted from the mPW1PW91/6-31G(d,p) calculations are the following: 1: 1,3-A (syn) > PC (syn) > PC (anti) > 1,2-A (anti) > CONE (syn); 2: 1,3-A (anti) > PC (anti) > PC (syn) > 1,2-A (anti) > 1,2-A (syn) > CONE (syn). The BLYP/6-31G(d) calculated IR spectra of the most stable 1,3-A conformers of 1 and 2 are compared.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.406-412
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• 1994

Water glass로부터 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$를 합성하여, 이의 칼슘과 마그네슘의 이온교환성, 이온교환에 대한 열역학적 특성치를 조사하였다. Water glass로부터 합성한 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 최적 합성온도가 $725^{\circ}C$ 근처임을 알았다. 이온교환반응에 있어서 마그네슘 이온교환능이 칼슘 이온교환능보다 우수하였고, 마그네슘의 이온교환능은 온도에 민감하지 않은 반면에, 칼슘의 이온교환능은 온도에 민감하여 온도증가에 따라 이온교환능의 증가폭이 큼을 알 수 있었다. 초기 수용액 pH 변화에 따른 칼슘과 마그네슘의 이온교환능은 초기 수용액 pH가 2~6 사이에서 약간 감소하였으나, 6 이상에서는 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 알카리 완충효과 때문에 각각 일정하게 나타났다. 이온교환 Gibbs 자유에너지는 이온교환 선택성의 역순으로 칼습 이온 교환반응이 마그네슘 이온교환반응보다 높게 나타났으며, 엔탈피와 엔트로피값도 칼슘 이온교환반응이 마그네슘 이온교환 반응보다 높게 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제11권6호
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• pp.38-46
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• 2002

분별증류법을 이용하여 폐유기용제를 회수하는 과정의 평형 및 반응 속도론적인 면에 대한 기초연구를 수행하였다. 산업용 유기용제로 가장 많이 사용되고 있는 toluene과 xylene으로 인공폐용제을 제조하였다. 증류된 용제의 순도를 GC를 이용하여 검증해 본 결과 회수율은 94～98% 범위로 매우 양호하였다. 평형론적 해석을 통해 증류반응에 대한 Gibbs 자유 에너지의 변화와 표준 엔탈피 및 표준 엔트로피의 변화를 산정하였으며 toluene과 xylene의 표준 엔탈피 변화값이 각각 44.833과 47.044kJ $mol^{-1}$ 로 이들 물질의 몰증발열과 유사한 값을 나타내었다. 한편 반응 속도론적으로 해석해 본 결과 증류반응에 대한 활성화에너지는 toluene이 3.281kJ $mol^{-1}$ 로 xylene의 2.699kJ $mol^{-1}$ 보다 다소 높았으며 이는 표준 엔탈피 변화값과 비교해 볼 때 평형시에 비해 증류중 에너지 소비가 십분의 일 수준임을 파악할 수 있었다. 분별증류로 회수한 용제의 순도 역시 우수하여 회수한 폐용제가 원용제를 부분적으로 대체할 수 있는 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권2호
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• pp.125-131
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• 2009

영가철과 혐기성 미생물을 이용한 환원적 탈염화반응을 통한 다이옥신 처리 능력을 평가하기 위해, 자유에너지 선형관계(linear free energy relationship)를 이용하여 다이옥신의 탈염화에 의한 농도 및 독성변화 예측 모델을 최초로 정립하였다. 수용액상에 존재하는 다이옥신류의 깁스자유에너지는 기존 문헌의 열역학적 계산결과를 범밀도함수이론(density functional theory)을 이용한 계산 수준으로 보정하였으며, 보정된 깁스자유에너지와 실험을 통해 얻은 탈염화 반응속도 상수와의 선형관계를 통해 다이옥신의 탈염화 반응 256개에 대한 반응속도상수를 예측하였다. 본 모델을 통해 탈염화에 의해 변화하는 다이옥신 류 76종에 대한 시간 별 농도를 계산할 수 있다. 8염화다이옥신(Octachlorinated dibenzo-p-dioxin, OCDD)이 완전히탈염화되어 dibenzo-p-dioxin (DD)로 탈염화되기까지는 100년 이상의 반응시간이 필요하였으며, 독성등가값(toxic equivalent quantity, TEQ)의 경우 탈염화가 진행되면서 초기농도의 10배 이상까지 증가하는 것으로 밝혀졌다. 이를 통해, 다이옥신의 처리를 위해서는 좀 더 빠른 탈염화 반응속도를 갖는 다른 전자공여 시스템을 사용하거나, 환원적 탈염화-라디칼 산화와 같은 복합 연계처리가 필요함을 알 수 있다. 본 논문을 통해 제시된 예측 기법은 다이옥신뿐 아니라 다른 할로겐화 화합물의 탈염화 예측과 여러 전자공여 시스템에 대한 평가에 적용이 가능하다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권1호
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• pp.43-52
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• 2017

In this paper, for the first time, the electroanalytical study of Triethylenediamine, TEDA was done on a typically graphene modified carbon paste electrode (Gr/CPE) in pH=10.5 of phosphate buffer solutions (PBS). The surface morphology of the bare and modified electrodes was characterized by scanning electron microscopy (SEM), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). The electro-oxidation of TEDA was investigated at the surface of modified electrode. The results revealed that the oxidation peak current of TEDA at the surface of Gr/CPE is 2.70 times than that shown at bare-CPE. A linear calibration plot was observed in the range of 1.0 to 202.0 ppm. In this way, the detection limit was found to be 0.18 ppm. The method was then successfully applied to determination of TEDA in aqueous samples obtained from two kinds of activated carbon from the masks of war. On the other hand, density functional theory (DFT) method at B3LYP/6-311++G** level of theory and a conductor-like Polarizable Continuum Model (CPCM) was used to calculate the $pK_a$ values of TEDA. The energies of lowest unoccupied molecular orbital ($E_{LUMO}$) and highest occupied molecular orbital ($E_{HOMO}$), gap energy (${\Delta}E$) and some thermodynamic parameters such as Gibbs free energy of TEDA and its conjugate acid ($HT^+$) were calculated. The results of calculated $pK_a$ were found to be in good agreement with the experimental values.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.260-269
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• 2012

본 연구는 흡착과정의 열역학적 특성을 이해하는데 이용되는 각종 흡착모델의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 다양한 실험조건(상이한 흡착질 초기농도, 흡착제 투여량, 온도)에서 구한 질산성 질소에 대한 상용 음이온교환수지의 흡착등온자료를 열역학 상수 및 흡착에너지 평가에 이용하였다. 흡착과정의 Gibbs의 자유에너지(${\Delta}G^0$)는 비록 실험조건에 따라 그 값이 달라지지만 Langmuir 상수 또는 Ships 상수, $b_M$를 이용하여 계산할 수 있었다. Gibbs의 자유에너지(${\Delta}G^0$)는 물론 표준 엔탈피(${\Delta}H^0$), 표준 엔트로피(${\Delta}S^0$)와 같은 열역학적 상수들은 다른 온도조건에서 얻은 흡착실험자료를 이용하여 계산할 수 있다. 다만 이를 위해서는 실험자료가 Langmuir 등온식을 따라야 하고 각 반응온도에서 산출한 Langmuir 상수($lnb_M$)와 반응온도(1/T)의 관계가 직선으로 수렴되어야 한다. 이를 만족하지 못할 경우 Langmuir상수 대신 흡착평형상태에서 $q_e/C_e$로 정의되는 실험적 평형상수(K)를 이용한 열역학적 상수의 평가는 매우 유용한 대안이 될 수 있다. 다양한 조건에서 얻은 흡착실험 결과들을 D-R모델과 Temkin모델에 적용하여 흡착에너지를 평가한 결과, D-R 등온식이 Temkin 등온식에 비해 적용성이 높았으며, Temkin 모델의 경우 실험조건에 따라 그 적용성이 크게 제한됨을 알 수 있었다. D-R 등온식으로부터 얻은 흡착에너지는 실험조건에 따라 상당히 다른 값을 나타내었지만 흡착반응이 흡열반응이고 이온교환반응임을 증명하는데 충분하였다.