3-溴戊烷（C5H11Br）是一种无色液态卤代烷烃，是一种次级烷基卤化物，其中溴附着在五碳链的第三碳上，用于有机合成，以易燃性和刺激性著称，具有沸点约在118-119°C之间，密度为1.208 g/mL。3-溴戊烷可用作不饱和聚酯胶黏剂固化和促进剂，也可用作乙烯类化合物聚合橡胶及厌氧胶的促进剂，以及塑料固化剂、化学反应脱酸剂、金属防腐剂等。也用作制造三苯甲烷染料、偶氮染料、碱性染料、四乙基酮、医药及彩色显影剂的原料[1]。
图1 3-溴戊烷的结构
为探究溶剂介电性质对溶质表观偶极矩的影响，Bulkley D P等人研究测量了3-溴戊烷在多种非极性或弱极性溶剂中的溶液偶极矩。所选溶剂包括3-甲基戊烷、戊烷、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、间三甲苯、环己烷、甲基环己烷和1,4-二氧六环，覆盖了不同的静态介电常数与分子结构。实验在25℃下进行，通过测量各溶液中3-溴戊烷在不同浓度下的介电常数、密度和折射率，利用Hedestrand方法计算其偶极矩。结果显示，所有体系中溶液的介电常数与3-溴戊烷的摩尔分数在测量范围内均呈良好线性关系，表明在所选浓度区间内未出现明显的分子缔合或特异性相互作用[2]。
研究发现，除1,4-二氧六环外，溶剂本身的静态介电常数与计算得到的3-溴戊烷偶极矩之间呈现显著的负相关趋势：溶剂极性越强（介电常数越高），3-溴戊烷的表观偶极矩越小。这一规律在苯系溶剂（苯、甲苯、二甲苯同系物）以及烷烃溶剂（戊烷、3-甲基戊烷、环己烷等）中均得到验证。特别值得注意的是，结构相似的溶剂对（如环己烷/甲基环己烷、苯/甲苯）对溶质偶极矩的影响极为接近[2]。
1,4-二氧六环作为例外，其介电常数较高但计算得到的3-溴戊烷偶极矩却偏离整体趋势，研究者认为这可能与其分子构型（椅式构型为主）导致的局部极性环境有关。通过将偶极矩数据外推至溶剂介电常数为1（近似气相条件），得到3-溴戊烷的偶极矩约为2.46 D，较常用溶剂苯中测得值（2.17 D）高出约12%。尽管缺乏直接的气相实验数据，但通过与同系物溴代烷的气相偶极矩变化趋势对比（溴原子越靠近碳链中心，偶极矩通常越大），此外推值具有合理的理论依据，进一步揭示了溶剂极性对极性溶质表观电学性质的调制作用[2]。
参考文献
[1] Huang W, Shahriari S, Richert R. Dynamics of glass-forming liquids. X. Dielectric relaxation of 3-bromopentane as molecular probes in 3-methylpentane[J]. The Journal of chemical physics, 2005, 123(16).
[2] Bulkley D P, Kember T L, Berberian J G. Dipole moment of 3-bromopentane in various solvents[J]. Journal of non-crystalline solids, 2007, 353(47-51): 4552-4554.