Abstract Ionic liquids (ILs) have good designability and promising prospect of application. By changing different cations or anions, ILs possessing better and specific properties can be synthesized. In this paper, molecular dynamics (MD) simulation is applied to study ILs with the anion of 2,5,8,11-tetraoxatridecan-13-oate (TOTO), which are named as TOTO-based ILs. Attention is mainly paid to the effect of five different types of cations, including organic choline (Ch), tetraethylammonium (TEA), tetrapropylammonium(TPA), and tetrabutylammonium (TBA) and inorganic sodium (Na) ions, on the structure and properties of TOTO-based ILs. Results about conformation and length distribution of TOTO chain, distance between cations and TOTO anions, distribution of coordination number for cation-anion, and dynamic coordination are analysed, showing that changing cations makes no considerable influence on gauche probability along TOTO chain. All organic cation-TOTO ILs have similar TOTO chain length distribution, and similar radical function distributions between cations and anions. No matter inorganic cations and organic cations, these cations prefer to interact with carboxyl oxygen atoms. For organic cation-TOTO systems, interionic coordination interactions are weakened with the increase of cation size. Due to the hydroxyl group in one Ch alkyl chain, Ch-TOTO system exhibits some particular properties. The introduce of functional group can tune ILs properties and promote the design of task-specific ILs.

中文翻译：

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不同阳离子TOTO基离子液体的分子动力学研究

摘要 离子液体（ILs）具有良好的可设计性和广阔的应用前景。通过改变不同的阳离子或阴离子，可以合成具有更好和特定性质的离子液体。在本文中，分子动力学 (MD) 模拟应用于研究具有 2,5,8,11-tetraoxatridecan-13-oate (TOTO) 阴离子的离子液体，这些离子液体被称为基于 TOTO 的离子液体。主要关注有机胆碱（Ch）、四乙铵（TEA）、四丙铵（TPA）、四丁铵（TBA）等五种不同类型的阳离子和无机钠（Na）离子对其结构和性质的影响。基于 TOTO 的 IL。分析了TOTO链的构象和长度分布、阳离子与TOTO阴离子之间的距离、阳离子-阴离子的配位数分布以及动态配位的结果，表明改变阳离子对沿 TOTO 链的 gauche 概率没有显着影响。所有有机阳离子-TOTO ILs 具有相似的TOTO 链长分布，以及相似的阳离子和阴离子之间的自由基功能分布。无论是无机阳离子还是有机阳离子，这些阳离子都喜欢与羧基氧原子相互作用。对于有机阳离子-TOTO体系，离子间配位相互作用随着阳离子尺寸的增加而减弱。由于一个Ch烷基链中的羟基，Ch-TOTO体系表现出一些特殊的性质。功能组的引入可以调整ILs的特性并促进特定任务ILs的设计。以及阳离子和阴离子之间类似的自由基函数分布。无论是无机阳离子还是有机阳离子，这些阳离子都喜欢与羧基氧原子相互作用。对于有机阳离子-TOTO体系，离子间配位相互作用随着阳离子尺寸的增加而减弱。由于一个Ch烷基链中的羟基，Ch-TOTO体系表现出一些特殊的性质。功能组的引入可以调整ILs的特性并促进特定任务ILs的设计。以及阳离子和阴离子之间类似的自由基函数分布。无论是无机阳离子还是有机阳离子，这些阳离子都喜欢与羧基氧原子相互作用。对于有机阳离子-TOTO体系，离子间配位相互作用随着阳离子尺寸的增加而减弱。由于一个Ch烷基链中的羟基，Ch-TOTO体系表现出一些特殊的性质。功能组的引入可以调整ILs的特性并促进特定任务ILs的设计。Ch-TOTO 系统表现出一些特殊的性质。功能组的引入可以调整 ILs 的特性并促进特定任务 ILs 的设计。Ch-TOTO 系统表现出一些特殊的性质。功能组的引入可以调整ILs的特性并促进特定任务ILs的设计。