压力是一个重要的物理参量, 通过调节物质内部分子、 原子间距离和相互作用力, 可以引起物质结构和构象变化。 正醇是一种最简单的羟基代替烷基链末端氢原子的有机物, 通过氢键和烷基链之间的作用力结合在一起, 被称为氢键液体。 氢键的键能较小, 在外部压力作用下, 氢键容易被压缩而断裂或网络重排, 从而导致晶体结构和对称性的改变, 对材料的性能产生重要影响。 正戊醇是一种短链正醇, 结构虽然简单, 却可以作为烷基链结构有机物的典型代表。 然而, 高压下正戊醇的性质研究较少, 尤其压力作用下其构象变化和氢键研究尚未见报道, 因此正戊醇高压研究有待进一步深入。 拉曼光谱和红外光谱是高压研究中常用的谱学测量技术, 能够原位探测压力作用下分子内部基团变化, 是研究结构、 构象和氢键作用的有效手段。 基于此, 利用金刚石对顶砧装置(DAC), 结合拉曼光谱和红外光谱, 在0～12.0 GPa压力范围对正戊醇进行了高压研究。 实验结果分三部分讨论: （1）研究了压力作用下正戊醇的结构相变行为。 压力在3.2 GPa时, 拉曼特征峰变锐变窄, 同时有特征峰劈裂和新特征峰出现的现象, 说明在该压力点发生一次液固相转变。 （2）揭示了正戊醇在高压下的构象变化。 正戊醇存在两种构象: 反式构象和扭曲构象。 通过分析两种构象特征峰随压力的变化, 发现正戊醇发生液固相转变的过程伴随有构象变化, 液态时以扭曲构象为主, 固态时以反式构象为主。 （3）探究了高压对正戊醇氢键的影响。 羟基的特征峰随压力的增加发生红移, 说明在加压过程中氢键作用增强。 伴随液固相变, 羟基特征峰劈裂成多个峰, 形成新的氢键网络或团簇, 且随压力的增加氢键网络或团簇逐渐增大, 说明氢键对压力非常敏感, 且对正戊醇晶体结构的稳定起着促进作用。 该研究不仅为正戊醇生产应用提供重要的指导作用, 同时为其他同类或复杂分子体系的物理和化学特性研究提供参考。

在室温(23 ℃)高压条件下, 利用立方氧化锆压腔研究了正戊醇在波数800～3 000 cm-1范围内的拉曼光谱。 拉曼谱峰随着压力的增大变得越来越尖锐, C—H伸缩振动峰在高压下不易被分离。 在0.1 MPa～1.75 GPa, 其C—H伸缩振动峰均随着压力的增大向高波数方向线性移动, 拉曼频移与压力的线性拟合方程分别为: P(MPa)=69.652 65·(Δνp)single, T=23 ℃+105.806 93, 0<(Δνp)single(cm-1)≤23; P(MPa)=77.974 04·(Δνp)2 960, T=23 ℃+95.390 5, 0<(Δνp)2 960(cm-1)≤21; P(MPa)=126.956 39·(Δνp)2 863, T=23 ℃－110.648 09, 0<(Δνp)2 863(cm-1)≤13。 正戊醇的C—H伸缩振动单峰拟合的波数随压力的变化关系为(νsingle/P)T=(14±1)cm-1, 适合用来标定体系压力。 在压力为1.75 GPa时, 正戊醇的拉曼谱峰有明显跳跃, 同时镜下观察到其液-固相转变。 液-固相转变过程中的摩尔体积变化为ΔVm=1.84×10－6m3·mol－1。