ヒドロキシル化シリカ表面への環状モノテルペンの憲法異性体の吸着

屋内環境で一般的な4つのモノテルペン異性体（リモネン、γ-テルピネン、テルピノレン、およびα-ピネン）の研究を提示し、屋内環境で一般的なヒドロキシル化SiO2表面との相互作用、ガラス表面のモデルと、赤外線スペクトル鏡検査と計算を組み合わせることにより、ガラス表面のモデルと相互作用します。シミュレーション。これらの異性体は、表面ヒドロキシル基とπ-水素結合を介してSiO2に分子的に吸着されています。しかし、実験結果は、これらの化合物とSiO2表面との相互作用の強度が各異性体で変化し、α-ピネンが最も弱い相互作用を示していることを示唆しています。この観察結果は、SiO2表面に吸着されたα-ピネンが脱着の自由エネルギーが低く、他の異性体と比較して低い質量調節係数を持つという分子動力学シミュレーションによってサポートされています。さらに、我々のAB initio分子動力学シミュレーションは、他の3つの構成異性体と比較して、α-ピネンのπ水素結合確率が低いことを示しています。重要なことに、これらの相互作用は、有機化合物と固体表面を含む他のさまざまなシステムに存在する可能性が最も高いため、屋内関連の表面上の有機分子の相互作用を比較するための徹底的なフレームワークを提供します。

We present a study of four monoterpene isomers (limonene, γ-terpinene, terpinolene, and α-pinene) that are prevalent in indoor environments and their interaction with the hydroxylated SiO2 surface, a model for the glass surface, by combining infrared spectroscopy and computational simulations. These isomers are molecularly adsorbed onto SiO2 through π-hydrogen bonds with surface hydroxyl groups. However, experimental results suggest that the strength of interaction of these compounds with the SiO2 surface varies for each isomer, with α-pinene showing the weakest interaction. This observation is supported by molecular dynamics simulations that α-pinene adsorbed on the SiO2 surface has lower free energy of desorption and a lower mass accommodation coefficient compared to other isomers. Additionally, our ab initio molecular dynamics simulations show lower π-hydrogen bonding probabilities for α-pinene compared to the other three constitutional isomers. Importantly, these interactions are most likely present for a range of other systems involving organic compounds and solid surfaces and, thus, provide a thorough framework for comparing the interactions of organic molecules on indoor relevant surfaces.