3D-RISM-KH molecular theory of solvation and density functional theory investigation of the role of water in the aggregation of model asphaltenes

文献情報

出版日 2011-12-09
DOI 10.1039/C2CP23131J
インパクトファクター 3.676
著者

S. R. Stoyanov, S. Gusarov, X. Tan, M. R. Gray, J. M. Stryker, R. Tykwinski, J. W. de M. Carneiro, H. Sato, P. R. Seidl


原文を見る

要旨

We applied a multiscale modeling approach that involves the statistical–mechanical three-dimensional reference interaction site model with the Kovalenko–Hirata closure approximation (3D-RISM-KH molecular theory of solvation) as well as density functional theory (DFT) of electronic structure to study the role of water in aggregation of the asphaltene model compound 4,4′-bis(2-pyren-1-yl-ethyl)-2,2′-bipyridine (PBP) [X. Tan, H. Fenniri and M. R. Gray, Energy Fuels, 2008, 22, 715]. The solvation free energy and potential of mean force predicted by 3D-RISM-KH reveal favorable pathways for disaggregation of PBP dimers in pure versuswater-saturated chloroform solvent. The water density distribution functions elucidate hydrogen bonding preferences and water bridge formation between PBP monomers. The ΔG298 values of −5 to −7 kcal mol−1 for transfer of water molecules in chloroform to a state interacting with PBP molecules are in agreement with experimental results. Geometry optimization and thermochemistry analysis of PBP dimers with and without water bridges using WB97Xd/6-31G(d,p) predict that both PBP dimerization and dimer stabilization by water bridges are spontaneous (ΔG298 < 0). The 1H NMR chemical shifts of PBP monomers and dimers predicted using the gauge-independent atomic orbital method and polarizable continuum model for solvation in chloroform are in an excellent agreement with the experimental results for dilute and concentrated PBP solutions in chloroform, respectively [X. Tan, H. Fenniri and M. R. Gray, Energy Fuels, 2009, 23, 3687]. The DFT calculations of PBP dimers with explicit water show that bridges containing 1–3 water molecules lead to stabilization of PBP dimers. Additional water molecules form hydrogen bonds with these bridges and de-shield the PBP protons, negating the effect of water on the 1HC3 NMR chemical shift of PBP, in agreement with experiment. The ΔG298 results show that hydrogen bonding to water and water-promoted polynuclear assembly bridging is as important as π–π interactions for asphaltene aggregation.

関連文献

Photoinitiated synthesis of polymer brush from dendritic photoinitiator electrostatic self-assembly

Xuesong Jiang, Jie Yin

2005-09-05 Communication

DOI: 10.1039/B510430K

Plasma-promoted dielectric heating in the microwave synthesis of spinels

David J. Brooks, Richard E. Douthwaite, Lisa J. Gillie

2005-09-05 Communication

DOI: 10.1039/B506569K

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/B513359A

Stereoselective synthesis of chiral, non-racemic 1,2,3-tri- and 1,3-disubstituted ferrocene derivatives

Marianne Steurer, Karin Tiedl, Yaping Wang, Walter Weissensteiner

2005-09-07 Communication

DOI: 10.1039/B508761A

Polystyrene-supported N-methylthiourea: a convenient new reagent for the hydrogenolysis of bicyclic endoperoxides

Alan C. Spivey, Carles Giró Mañas, Inderjit Mann

2005-08-12 Communication

DOI: 10.1039/B508815A

Protein solubilising and stabilising ionic liquids

Kyoko Fujita, Douglas R. MacFarlane, Maria Forsyth

2005-09-07 Communication

DOI: 10.1039/B508238B

Helical pyrene-array along the outside of duplex RNA

Mitsunobu Nakamura, Yukinori Ohtoshi, Kazushige Yamana

2005-09-22 Communication

DOI: 10.1039/B507808C

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/B512599P

Direct asymmetric aldol-Tishchenko reaction of aliphatic ketones catalyzed by syn-aminoalcohol–Yb(iii) complexes

Jacek Mlynarski, Joanna Jankowska, Bartosz Rakiel

2005-08-30 Communication

DOI: 10.1039/B509505K

Pictet–Spengler reactions in multiphasic supercritical carbon dioxide/CO2-expanded liquid media. In situ generation of carbamates as a strategy for reactions of amines in supercritical carbon dioxide

Joshua R. Dunetz, Rocco P. Ciccolini, Morgan Fröling, Scott M. Paap, Andrew J. Allen, Jefferson W. Tester, Rick L. Danheiser

2005-08-04 Communication

DOI: 10.1039/B508151C

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-(2-オキサプロピル)ベンzoic酸はどのように合成されますか?

3-(2-オキサプロピル)ベンzoic酸は、ベンzoic酸とプロパノ酸をヒドロキシム化合物として反応させて生成します。具体的には、ベンzoic酸とプロパノ酸を反...

205927-63-53-(2-Oxopropyl)benzo...
化合物よくある質問

BOC-L-3-氟苯丙氨酸の主な用途は何ですか?

BOC-L-3-フローユーノリファンリンは、合成化学や薬品開発のための保護基として広く使用されています。

114873-01-73-Fluoro-N-{[(2-meth...
化合物よくある質問

4-メチル-4-ピペリジニル-1-ピロリドイン甲酸の主な用途は何ですか?

4-メチル-4-ピペリジニル-1-ピロリドイン甲酸は、主に医薬品の合成材料や研究用物質として使用されます。さらに、一部の薬理学的研究にも応用されています。

885523-47-7(4-Methyl-4-piperidi...
化合物よくある質問

Biotin-PEG3-oxyamine HCl塩について、適切な化合物名称に適用される法規ガイドラインは何ですか?

Biotin-PEG3-oxyamine HCl塩は、GHS( Globally Harmonized System of Classification and...

1786206-22-1Biotin-PEG3-oxyamine...
化合物よくある質問

N-(4-イソチオシアネートフェニル)-2-メトキシアリニンはどのように合成されますか?

N-(4-イソチオシアネートフェニル)-2-メトキシアリニンは、4-イソチオシアノフェノールと2-メトキシアリニルアミンのアミニド反応を用いて合成されます。この...

915919-57-2N-(4-Isothiocyanatop...
化合物よくある質問

金粉蕨亭2'-O-葡萄糖甙の主な用途は何ですか?

金粉蕨亭2'-O-葡萄糖甙は主に薬理研究や医薬品製造に使用され、抗炎症作用や抗がん作用などがあります。また、その構造や性質から、合成化学や化学生理学の研究にも用...

76947-60-92-(7-Hydroxy-2,2,4,6...
化合物よくある質問

2-(2-ニトロフェニル)酢酸ヒドライドの物理化学的性質は何ですか?

2-(2-ニトロフェニル)酢酸ヒドライドのCAS番号は114953-81-0です。この化合物は白色結晶性粉末で、分子量は244.12です。水溶性は限られており、...

114953-81-02-(2-Nitrophenyl)ace...
化合物よくある質問

5-(ヒドロキシメチル)-2-チオキソ-2,3-ジヒドロピリミジン-4(1H)-オンを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

この化合物は高活性のため、取り扱いには注意が必要です。PPE(個人保護具)としてゴーグル、ガントリー、および防滴シールドを着用することが推奨されます。ドラフトチ...

93185-31-05-(Hydroxymethyl)-2-...
化合物よくある質問

11-脱氢血栓烷 b2の市場動向や研究トレンドはどうですか?

11-脱氢血栓烷 b2は、血栓溶解・抗凝固作用に関する研究で注目を集めています。特に心血管疾患の治療法開発において、市場の需要が高まっています。研究トレンドとし...

67910-12-77-{(2R,3S,4S)-4-Hydr...
化合物よくある質問

3,3-二甲基哌啶-4-酮はどのように保存すればよいですか?

3,3-二甲基哌啶-4-酮は避光、常温、乾燥した場所で保存してください。容器は密閉し、遠くから火源を離して保管することを確認してください。

150668-82-93,3-Dimethyl-4-piper...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。