[科普中国]-沥青电荷转移分组

沥青电荷转移分组（charge-transfer fractionation of pitch）是指电荷转移络合物的能力（即化学反应性）对沥青进行分组的方法。化学反应性是沥青的关键性质，因为沥青是由种类繁多的化合物组成的复杂混合物，其组元化合物由于化学结构的不同而具有不同的化学反应性，同时研究这些化合物的化学反应性是很难实现的。沥青溶剂分组可有效地将沥青切割成几个不同的组分，但由于多环芳烃结构的复杂性，其在溶剂中的可溶性与化学反应之间无绝对的联系，因此仍无法有效地研究沥青各组分的反应性。电荷转移络合物的能力（即化学反应性）对沥青进行分组的方法1。

简介沥青电荷转移分组（charge-transfer fractionation of pitch）是指化学反应性是沥青的关键性质，因为沥青是由种类繁多的化合物组成的复杂混合物，其组元化合物由于化学结构的不同而具有不同的化学反应性，同时研究这些化合物的化学反应性是很难实现的。沥青溶剂分组可有效地将沥青切割成几个不同的组分，但由于多环芳烃结构的复杂性，其在溶剂中的可溶性与化学反应之间无绝对的联系，因此仍无法有效地研究沥青各组分的反应性。电荷转移络合物的能力（即化学反应性）对沥青进行分组的方法1。

芳烃分子芳烃分子是电子施体，他们能与电子受体形成电荷转移络合物。所形成的电荷转移络合物具有足够的稳定性，可将它们从沥青中分离出来；同时，络合反应又是可逆的，分离出来的络合物在一定条件下可分解成起始的组元化合物。芳族施体的第一电离势越低，平衡就越易生成络合物的方向移动。而芳烃分子的第一电离势的降低，芳烃的热解反应性提高。因此，热解反应性愈高的芳烃分子就愈易与电子受体形成电荷转移络合物。这就有可能借助于合适的电子受体按组成化合物的第一电离势即化学反应性将沥青分组2。

对沥青进行电荷转移分组苦味酸或碘是对沥青进行电荷转移分组可使用的电子受体。

首先分离制备出沥青的甲苯可溶物，将苦味算的甲苯溶解在室温下加入到沥青的甲苯可溶物中。沥青中反应性较高的组分就与苦味酸反应生成可溶性差的苦味酸盐，从溶液中沉淀出来，过滤分离。所得到的苦味酸盐悬浮于氯仿中，在室温下用氨水彻底抽提，使苦味酸盐分解为原始组分，真空干燥出去氯仿，留下残留物即为沥青中可形成苦味酸盐的组分。母液真空蒸馏除去甲苯得到不能形成苦味酸盐的沥青组分。一般来说，苦味酸合适的添加量为沥青甲苯可溶物与苦味酸的重量比等于1:0.05左右。

将可形成苦味酸盐沥青组分和过滤煤焦油沥青在425℃和10×105Pa的压力条件下炭化，形成苦味酸盐组分的炭化速度要快10倍左右，其喹啉不溶物和甲苯不溶物形成表观活化能，明显低于煤焦油沥青的数据，表明苦味酸盐作电子受体进行电荷转移分组，可按组分热解反应性分利沥青。采用H1NMR、紫外和荧光光谱、色谱分析及模型物质的合成和它们的化学和光谱表征，发现可形成苦味酸盐沥青组分主要是齐聚芳烃的混合物，齐聚系统的低位阻产生的芳基单元的非平面扭曲排列使它们在溶剂中有相当好的溶解性。它的数据分子量高达1000，却能非常好地溶解于有机溶液中。用碘作为电荷转移分组的电子受体时，首先制备沥青的氯仿可溶组分，然后加碘将沥青的氯仿可溶组分分离成反应性不同的16个组分。将各个组分在相同条件下热处理，测定形成的甲苯不溶物量。结果表明，从组分1到16，热反应形成的甲苯不溶物量逐渐减少。反应性最大的第一组分的分子量约为50003。

总结除了能更详尽的表征沥青的反应性外，电荷转移分组已可以在制备规模制备具有最大反应性的沥青组分2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学