北京高压科学研究中心高压下2-丁炔的压力诱导氢转移过程及聚合反应数据集（2020-2022）

不饱和碳氢化合物作为有机能源中含量最多的组成之一，长期以来是高压化学和地球化学的研究重点。本课题研究了2-丁炔在高压下的氢转移反应及聚合行为。在北京高压科学研究中心实验室检测拉曼光谱和红外光谱，并获得质谱数据；在美国阿贡国家实验室先进光源（APS）16-ID-B收集高压原位衍射数据；在北京高压科学研究中心利用集群中心算力获得模拟数据。使用 Renishaw Raman microscope 和 Bruker VERTEX 70v 光谱仪开展原位高压光谱测试。拉曼光谱的测试范围为 50–4000 cm⁻¹。红外光谱采用透射模式采集，测试区域为 20 × 20 μm²，光谱范围覆盖 600–4000 cm⁻¹，分辨率为 4 cm⁻¹。在红外光谱中，为获得纯样品信号，以同一区域的金刚石吸收谱作为背景，对样品谱图进行背景扣除处理。通过原位高压拉曼和红外光谱分析了2-丁炔的拉曼光谱与红外光谱随压力变化的峰位和强度，用于揭示分子结构转变（如甲基氢转移至乙炔基）。采用Thermo Fisher Q Exactive™ GC Orbitrap™ GC-MS/MS 高分辨气相质谱联用仪进行高压样品分析，使用 TG-5SilMS 毛细管柱（30 m × 250 μm × 0.25 μm），离子源温度 280 °C，电子电离EI电压 70 eV；采集质量范围 50–750 m/z，分辨率 60 k。在化学电离CI模式下，使用甲烷为反应气，采用正离子模式进行扫描。高分辨气相色谱-质谱（HRGC–MS）检测到的二聚体、三聚体、四聚体和更高聚合度的寡聚物，确认了产物的分子组成。在美国阿贡国家实验室先进光源（APS）16-ID-B收集高压原位衍射数据，X射线波长为0.4340 Å，通过 Dioptas 程序完成数据还原处理，最终获得了2-丁炔在高压下的晶体结构信息。在北京高压科学研究中心利用集群中心算力获得模拟数据。通过单晶X射线衍射实验数据和理论计算，分析了C–H···π 相互作用距离。理论计算结果与实验高度吻合，能垒降低趋势与实验压力点的反应发生区间相符，表明模拟结果可靠。此工作揭示了高压下饱和碳氢基团（甲基）可通过 C–H···π 相互作用实现氢转移，为理解地幔环境中烃类转化机制及行星内部有机/无机反应提供新思路，有助于拓展对高压合成新型碳基材料（如聚合物、石墨烯前驱体）和理解地球深部碳循环与烃类形成机理。