木质素 化学 改性 应用

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一、取代酚酸性pKa的分子拓扑研究（论文文献综述）

吴博,黄静梦,谭桂珍,郝志峰,胡光辉,罗继业,崔成强^[1]（2021）在《基于密度泛函理论研究碱性水溶液中乙内酰脲及其衍生物的结构及性质》文中进行了进一步梳理乙内酰脲及其衍生物对多种金属离子具有良好的络合效果,是一种有望取代氰化物的绿色电镀络合剂。本文以密度泛函理论（DFT）方法对乙内酰脲及其衍生物的反应活性进行了研究。通过分子极性指数和极性表面积所占总面积百分比研究多种乙内酰脲衍生物在水中的溶解性,理论计算结果与文献报道的实验结果基本一致。通过原子电荷、表面静电势、原子对最高占据分子轨道的贡献、平均局部离子化能和简缩局部软度考察去质子化后的各原子的配位能力,其中含S原子的2-硫代乙内酰脲（TH）比其他衍生物具有更强的配位能力,其可能是有研究前景的无氰络合剂。通过解离常数预测各衍生物达到去质子化状态的难易程度。AIM拓扑分析表明所研究的分子结构稳定性较好,而在373K下的分子动力学模拟表明,1,3-二羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲（DMDMH）热稳定性较差,其他分子热稳定性较好。

桂文莹^[2]（2021）在《三价锰系金属氧化物催化剂在对氯苯酚邻位甲基化反应中的研究》文中提出对氯邻甲酚是一种重要的精细有机化工原料,主要用做防腐剂、消毒剂、杀菌剂及合成植物生长调节剂的中间体等。传统合成对氯苯酚衍生物的方式主要为酚类物质的氯化,此工艺在生产的过程中存在氯原子利用率低、副产物污染严重和设备维护成本高等问题。我国煤炭资源丰富,甲醇产能大,价格稳定。对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化生产对氯邻甲酚同时具备生产成本低廉、利于进一步扩大生产、环境友好型的绿色合成工艺和原子利用率高等优点,可以替代传统的氯代工艺成为大批量合成对氯邻甲酚的新选择。因此,设计和开发具备原料转化率高、单邻位选择性高、循环次数多和使用寿命长的催化剂是实现此工艺工业化的关键。本论文以不同方法合成了一系列Mn2O3系催化剂,评价了催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应的活性。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附脱附、扫描电子显微镜、NH3/CO2程序升温脱附、H2程序升温还原、固体紫外和热重-差热等系列表征,对反应前后、不同焙烧温度和不同元素配比的催化剂进行了细致研究。将这些表征结果同目标反应中的催化活性和产物选择性相关联,并解释了脱氯反应的机理。讨论了不同反应条件对催化活性和产物选择性的影响。本论文的主要研究工作如下:一、沉淀法制备Mn2O3催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究采用氨水沉淀法制备了Mn2O3催化剂。经过不同温度焙烧,制备了不同结晶度、酸碱位丰度、比表面积、孔径和孔容的催化剂样品。在固定床反应器中评价了其反应性能,产物分析结果表明,脱氯为该反应的主要副反应。我们对脱氯进行细致的研究。将载气由N2换为H2/Ar混合气,证明了甲醇分解产生的H2不会使对氯苯酚脱氯。将甲基化试剂由甲醇换为甲醛溶液,脱氯反应受到抑制,说明甲醇是对氯苯酚类物质脱氯的主要原因。XRD、XPS和TG-MS表征表明反应过程中Mn3+被还原为Mn2+且催化剂表面氧物种分布发生了变化。在总结对氯苯酚和甲醇的反应历程和反应机理后,提出了一种甲醇使对氯苯酚类物质脱氯的机理。通过XRD和TG-DTA表征分别对不同反应阶段催化剂的晶相和表面积碳情况进行了分析。对反应温度、酚醇比、液时体积空速等反应条件进行了优化,并讨论了反应条件如何影响了催化剂的催化活性和反应产物的选择性。二、α-Mn2O3纳米线材料在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过水热法合成了α-Mn2O3纳米线材料,经过不同温度焙烧制备了不同结晶度、酸碱位丰度、比表面积、孔径和孔容的催化剂样品,并在固定床反应器中评价了其催化性能。SEM显示催化剂介孔结构源于α-Mn2O3纳米线的烧结和堆叠,随着焙烧温度的提高烧结加剧。XRD、N2吸附脱附、NH3/CO2-TPD表征结果表明,在考察的焙烧温度范围内,所合成的纳米线材料结构稳定,晶相不会发生转变。较沉淀法合成的Mn2O3具有更大的比表面积、更多的活性位点。XRD、XPS和TG-MS表征表明反应过程中Mn3+被还原为Mn2+且表面氧物种分布发生了变化。H2-TPR表征说明α-Mn2O3纳米线催化剂体相晶格氧更易于迁移至催化剂表面。通过XRD和TG-DTA表征分别对不同反应阶段催化剂的晶相和表面积碳物种进行了分析。同时对反应温度、酚醇比、液时体积空速等反应条件进行了优化,探讨了α-Mn2O3纳米线材料在高液时空速下具有高活性的原因。三、尖晶石型Zn1-xCuxMn2O4催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过共沉淀法合成了含有不同锌铜含量的Zn1-xCuxMn2O4（x=0,0.25,0.5,0.75,1）尖晶石催化剂。并通过XRD、固体紫外光谱、XPS、SEM、N2吸附脱附、H2-TPR、NH3/CO2-TPD、TG-DTA等表征手段对催化剂的结构形态和表面性质进行了研究。研究了不同锌铜比、不同焙烧温度对催化剂的结构和反应的影响,以及反应前后催化剂的结构组成变化。对反应条件进行了优化,在x=0.25,反应温度390 oC、酚醇比1:20时,对氯邻甲酚的单程收率最大为46.8%。虽然尖晶石结构的Zn0.75Cu0.25Mn2O4比表面积较小,但是由于其表面氧物种活性高,因此在高体积空速下可维持较高的转化率。四、钙钛矿结构Sr掺杂的锰酸镧催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过溶胶凝胶法先制备了不同Mn含量（LM1,LM2,LM3）的锰酸镧催化剂。并在LM3的基础上引入了不同量的Sr2+,制备了一系列钙钛矿型催化剂。通过对催化剂进行表征和对对氯苯酚与甲醇邻位甲基化反应的反应评价。结果表明,当Mn的含量较大时（LM2,LM3）,由于阳离子富集作用,会生成无定形的氧化锰。且Mn含量越大,Mn的结晶度和平均价态越低。Sr2+的引入会使钙钛矿的晶格发生畸变,产生氧空位。在反应过程中,会加快催化剂内部晶格氧的迁移速率。但不会对催化剂的表面性质（酸碱性、比表面积）等产生太大影响。Sr2+的加入使催化剂体相晶格氧更易迁移至催化剂表面,促进了甲醇到甲醛的氧化过程,使催化剂在一定时间内维持较好的活性。

窦晓萌^[3]（2021）在《“金属-酸”双功能催化剂催化解聚木质素的研究》文中研究表明随着化石能源消耗以及相关环境污染问题的日益加剧,寻找能够降低总体碳排放的化石燃料的替代品已引发全球关注。生物质具有产量大、分布广、碳中性等特点,并且是自然界中唯一的可再生碳源,可将其转化为液体燃料和化学品以缓解化石能源压力。木质纤维素是地球上生物量最丰富的来源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。目前,工业中生物精炼方案一直致力于碳水化合物的增值（例如纤维素生物乙醇、造纸与制浆）,而木质素通常被视为低价值副产品或廉价能源。木质素作为自然界中唯一的可再生芳香化合物来源,如果能够合理开发木质素的利用价值,则可以大大提高生物精炼工艺的经济可行性和环境可持续性。木质素作为稳定的三维网状结构生物聚合物,抵抗生物和化学方法的降解,导致木质素利用过程中存在解聚效率低、解聚中间体活性高、易缩聚、产物选择性差等难题。针对以上难题,本论文设计、制备了一系列“金属-酸”协同的双功能催化剂,并系统地研究了“金属-酸”双功能催化剂对硫酸盐木质素的解聚效果。本论文中使用的木质素原料为硫酸盐木质素,其解聚产物种类广泛。相对于从中获得一种或多种化学品,一种更为实际的利用方案是将硫酸盐木质素转化为低分子量化合物的混合物,以整合到现有的石油体系当中。因此,我们以石油醚可溶物（主要由木质素单体、二聚体以及少量三聚体组成）的收率作为衡量硫酸盐木质素解聚效果的重要指标。基于对木质素解聚难点的分析,C-O键的高效吸附、极化断裂和解聚中间体的稳定是实现木质素高效解聚的关键。首先使用均相沉淀法水热合成ZnCoOx层状催化剂用于解聚木质素。研究发现催化剂制备过程中尿素添加量和钴的含量均能影响ZnCoOx催化剂的性能。当尿素/金属比为1.0,钴的摩尔含量为10%时,制备得到的ZnCoOx-10层状催化剂在木质素解聚反应中表现出较高的活性。在最佳反应条件下（300℃,24小时）,液体产物收率为81.7 wt%,石油醚可溶物收率为58.0wt%。其中,单体产物以愈创木酚及其烷基取代物、异丁香酚和高香草酸为主。平均分子量从木质素数均分子量1286 g/mol、重均分子量4360 g/mol的宽分布,经过解聚反应后,降低为石油醚可溶物数均分子量137-148 g/mol、重均分子量213-232 g/mol的窄分布。通过对催化剂的全面表征和控制实验得出Zn与Co之间的协同作用是ZnCoOx催化剂高活性的关键因素,并根据不同反应条件下解聚产物的收率及分布,提出木质素解聚过程中合理的反应路径。在ZnCoOx层状催化剂的基础上,进一步开发了多级孔Co-Zn/Off-Al H-beta催化剂,极大地提高了木质素的解聚效率。在Co:Zn=1:3/Off-Al H-beta催化剂的作用下,木质素在320℃反应24小时,液体产物收率达到87.5 wt%,石油醚可溶物收率达到81.1 wt%。热值从木质素的26.0 MJ/kg增加到液体产物的33.3 MJ/kg。通过循环实验中石油醚可溶物收率的变化以及对回收催化剂的表征分析,发现Co:Zn=1:3/Off-Al H-beta催化剂的失活主要是由于解聚过程中木质素及其解聚产物在催化剂表面以及孔道内的沉积,导致底物不能与活性组分有效接触。经过简单的煅烧去除沉积物,催化剂的活性基本上得到恢复。鉴于Co-Zn/Off-Al H-beta催化剂中所使用的的H-beta分子筛本身具有Lewis酸铝物种,对多级孔“金属-酸”双功能催化剂的设计理念进行简化。我们采用部分脱铝-脱硅和镍掺入两步合成的方法制备了 H-beta催化剂,表明Lewis酸Zn对C-O的极化断裂耦合钴引发的加氢反应对解聚中间体的稳定更加有利于木质素的解聚。在 ZnCoOx、Co-Zn/Off-Al H-beta 和 0.6Ni/DeAl-beta 催化剂解聚木质素的反应中,催化剂活性不同导致石油醚可溶物收率不同。单体产物均以愈创木酚及其烷基取代物为主,液体产物中的氧含量在19.1-21.5 wt%之间。为了提高液体燃料的品质,需要对木质素解聚产物进一步加氢脱氧。选取具有亲氧性的Lewis酸铁作为基底,优化加氢金属镍的结合方式,制备得到中空壳结构的H-NiFe2O4催化剂。在高温条件下,H-NiFe2O4催化剂可以活化甲氧基导致愈创木酚类产物发生甲氧基脱除和烷基化反应,最终形成一系列烷基酚。在320℃反应24小时,液体产物收率达到90 wt%,固体产物收率为3.4 wt%。石油醚可溶物收率为70 wt%,其中氧含量降低到13.9 wt%,热值从木质素的26.0增加到35.3 MJ/kg,表明H-NiFe2O4催化剂能够通过高效加氢脱氧将木质素转化为高品质液体燃料。除了致力于开发高效解聚木质素的催化剂外,对催化剂在木质素解聚反应中的催化机理也进行了探索,这将进一步有助于高效催化剂的设计。对比ZnCoOx、Co-Zn/Off-Al H-beta的催化作用下,α-O-4和β-O-4模型化合物完全转化。相对比同等反应条件无催化剂的反应体系中,仅有40%的α-O-4模型化合物实现转化,而β-O-4模型化合物则完全不能转化。Lewis酸Zn通过吸附、活化侧链Cα和Cγ上的羟基使得醚键发生极化,结合钴引发的加氢和氢解反应,最终导致模型化合物发生降解。这项研究工作为“金属-酸”双功能催化剂在木质素解聚反应中的催化作用提供了更深入的理解。

卫冬丽^[4]（2020）在《席夫碱类共价有机框架材料应用于水体中污染物去除的实验与理论研究》文中提出随着工业化进程的加快,水体污染已经成为普遍存在的污染形式之一,由此引发的供水安全与生态健康问题引起了全球关注。吸附法操作简便、反应速率快、能耗较低、环境友好,吸引了大批科研工作者们的研究热潮。共价有机框架材料（COFs）是一类通过共价键链接的长程有序框架材料,其比表面积大、孔隙率高、结构可调、稳定性好。COFs材料的设计与合成完成遵循框架化学的基本原则,以基本结构研究和功能性探索为导向,通过动态化学键将有机小分子进行有序组装,实现高度功能化。席夫碱反应是目前搭建COFs材料最为流行的方法之一,其合成工艺绿色环保,所合成的产物具有更强的溶剂（水、有机溶剂、酸/碱等）稳定性,是未来COFs材料科学发展的主要趋势。结合COFs材料自身优势,通过一定的功能化修饰,设计新的功能单元和拓扑结构,将具有非常重要的实用价值和应用前景。此外,理论计算可通过方程函数描述体系内粒子间的相互作用,在分子层面分析体系内不同物质之间的相互作用机理,不仅可省去实验成本与耗时,还可以辅助实验开展机理研究,具有非常重要的理论指导意义。本文将基于理论与实验相结合的方式,从席夫碱链接键出发,通过合成与吸附应用研究,探索席夫碱类有机共价框架材料的在水处理领域的应用。通过此次研究,不仅可以节约巨大的时间成本和经济成本,为未来材料选型提供理论参考;还改善了 COFs轻质特性带来的回收再利用困难的症结。具体研究内容如下:1)深入分析第一性原理计算的基本原理,通过公式推导,说明计算过程中的参数设计原则,并通过实例论证第一性原理在分子层面分析物质间相互作用机理的实用性与可靠性。在实例中选用氧化石墨烯模型,采用DFT方法和MD动态模拟分析不同含氧基基团（（环氧基（-O-）和羟基（-OH）））对氯酚在GOs表面的吸附行为,多角度论证和呈现体系中π-π相互作用力、氢键、静电引力和疏水作用在吸附去除中扮演的角色,尤其对于吸附这样一个多因素交织的复杂环境,利用计算化学补充分子水平上作用机理的探讨或者预测实验难以抵达的纬度,具有非常重要的理论指导意义。2)探索席夫碱键对于溶液中U（VI）的去除是否具有促进作用。选择富含纤维素和木质素的生物质材料作为研究对象,这一设计主要基于两点考虑,一是因为纤维素和木质素中含有席夫碱反应必需的单元基础（-NH2）;二是其内含有优质的空腔分布结构,易于表面更多活性位点的暴露。通过对其进行席夫碱改性后发现,席夫碱改性确实非常有利于强化吸附剂的吸附性能（从215.02 mg·g-1）。利用先进的仪器分析法研究席夫碱改性后材料（PNN）在吸附去除U（VI）时主要涉及的反应机理,发现含氮官能团在去除过程中扮演着十分重要的角色。由此可见,探索席夫碱类COFs材料在环境治理方面的应用,确实具有可观的应用前景和实用价值。3)引入密度泛函理论方法,根据分子维度的几何构型和电子轨道排布信息,从相互作用机制的理论角度比较和评价常见席夫碱类COFs在捕获水溶液中Cr3+的应用价值。本文选取胺与醛缩合形成的亚胺键（Imine-）、酰肼与醛缩合形成的腙键（Hydrazone-）、肼与醛缩合形成的吖嗪键（Azine-）、连胺与连醛缩合形成的吩嗪键（Phenazine-）、以及酸酐与胺缩合形成的聚酰亚胺键（β-ketoenamine）五种席夫碱类COFs作为吸附剂,研究比对其对水溶液中水合Cr3+离子的去除性能,探讨了这五种席夫碱基团对溶液中Cr3+的去除机理。此外,考虑到过渡金属Cr3+离子的水化行为,增设三种Cr3+水化同分异构体（Cr（H20）43+,Cr（H2O）53+和 COFs-Cr（H2O）n3+水合离子在分子维度的相互作用机制,为COFs材料在环境修复领域的应用提供设计依据。结果表明,所选的5种席夫碱类COFs材料均对Cr3+水合离子的去除表现出可观的吸附潜力,尤其是亚胺类、吩嗪类、β-酰亚胺类COFs表现尤甚。此外,Cr3+水合离子的水合程度同样对吸附有着双刃作用:一方面可与COFs形成氢键进而捕获Cr3+;另一方面,随着水化层水分子的增加,会由于位阻效应的影响致使结合能降低。所得结论可为将来COFs材料在环境修复领域的应用提供有益的理论参考。4)考虑COFs材料的搭建只需C、H、O、N等轻质原子,这一特性使得吸附后的材料在回收再利用方面面临着严峻的分离困难。磁性改性可通过在COFs材料内镶嵌附着一定的MNPs磁性离子,继而利用简单的磁性分离即可实现重复利用。在此次研究中,选用溶剂热法成功地合成了一种磁性共价有机骨架（Fe3O4@TpND）。合成过程首先完成磁性粒子（Fe3O4）的制备以及氨基修饰（Fe3O4-NH2）,目的是通过在Fe3O4表面附着丰富的氨基（-NH2）基团,这样磁性Fe3O4就可以通过与TpND的其中一个单体Tp进行席夫碱缩水反应,从而将磁性Fe3O4粒子编织入COFs框架中。通过材料表征发现,该材料同时兼具TpND孔隙分布充沛和活性位点丰富的优势,以及磁性粒子Fe3O4易于磁性分离的特征。通过Batch实验研究表明,Fe3O4@TpND对BPA的吸附不仅具有可观的吸附容量（114.97 6.0）,同时反应迅速、pH应用范围广、可再生能力强,确实具备实际推广的应用潜力。此外,为了进一步阐明BPA与TpND分子间的相互作用机理,采用了静态密度泛函理论计算（DFT）和分子动力学（MD）模拟相结合的方法,通过对其几何结构、能量和电子性质的研究,发现TpND主要通过酚醛基团与BPA分子形成氢键最终实现BPA的去除。从动态MD模拟的角度来看,吸附剂的BPA的团簇大小和TpND的物理孔隙结构对吸附过程也具有显着的聚集效应。此次研究将为席夫碱类COFs材料在吸附领域的应用提供理论支持,此外,本研究可有效改良COFs轻质不易分离的缺陷,助推COFs材料在水净化领域的应用。

杨雪晴^[5]（2020）在《功能化离子液体吸收CO2机理的密度泛函理论研究》文中研究指明由于CO2的大量排放而诱发的温室效应问题,已引起全世界的广泛关注,实现CO2的高效捕集和分离成为当前研究热点。功能化离子液体（TSIL）被认为是一种极具应用前景的CO2吸收剂,但存在吸收容量低、粘度高和成本高等问题。为打破这一制约其工业化应用的瓶颈问题,需深入考察TSIL的吸收机制,掌握阴阳离子的匹配规律,从而定向设计出具有高吸收性能的TSIL吸收剂。为此,本文采用密度泛函理论（DFT）方法,分别对非质子型和质子型TSIL的微观结构特性和相互作用机制进行了系统考察,并揭示了其吸收CO2的反应机理,以期为新型TSIL吸收剂的开发设计提供理论指导。对于非质子型TSIL,本文分别选取了具有不同侧链长度的1-乙基-3-甲基咪唑（[Emim]+）和1-丁基-3-甲基咪唑（[Bmim]+）为阳离子,乙酸根（[OAc]-）为阴离子,对比分析了阴阳离子对形成前后的微观结构特性,并借助ESP、NBO以及AIM分析等,揭示了阴阳离子对间的相互作用本质,结果表明[OAc]-与咪唑环和侧链上的H质子分别形成了中等强度和弱氢键作用,且C1-H2…O红移氢键对离子对的稳定性影响最大。EDA结果表明离子对的相互作用主要是静电作用占主导,电荷转移和轨道重叠作用的贡献也较为显着。对于质子型TSIL,本文选取二甲基乙二胺（[DMEDAH]+）为阳离子,[OAc]-和取代酚基（[4-F-PhO]-）为阴离子,基于溶剂化模型,探究了二氨基阳离子与不同阴离子间的作用机制,并预测了其与CO2的可能作用位点。结果表明溶剂水分子对质子转移具有促进作用,稳定离子对构型中除静电作用外,还存在中等强度的氢键作用。这类TSIL吸收CO2时,阳离子伯胺基团上的N原子与阴离子上O原子均易与CO2产生作用,且酚基阴离子与CO2发生作用的主导地位更明显。本文采用DFT方法,分别考察了[DMEDAH][4-F-PhO]和[DMEDAH][OAc]吸收CO2的反应机理。基于阴阳离子与CO2不同的活性位点,设计了多条反应路径,通过对反应物、过渡态和产物的微观结构、键级、键能、静电势和电荷的分析,以及对不同反应路径下自由能垒、焓垒的计算等,发现[DMEDAH][4-F-PhO]的阴离子吸收路径在动力学上有利,阳离子吸收路径在热力学上有利,而[DMEDAH][OAc]为阳离子吸收机制。

魏海琴^[6]（2019）在《DEHHAMP及其衍生物的合成与在稀土和钍萃取分离中的应用研究》文中研究说明溶剂萃取是稀土矿物分离以及稀土金属回收富集最常用的方法之一。随着高新技术以及稀土产业的飞速发展,传统的萃取工艺所带来的环境问题亟待改善,同时对稀土产品质量的要求也不断提高,因此新型萃取剂以及高效绿色分离新工艺的开发迫在眉睫。本论文主要研究了新型萃取剂DEHHAMP及其衍生物的合成与在稀土和钍的萃取分离中的应用,并研究了 272混合物对重稀土的协同萃取。主要内容如下:1.对硫酸介质中新型萃取剂二（2-乙基己基）-正庚基胺基甲基膦酸酯（DEHHAMP）对Ce（Ⅳ）、Th（Ⅳ）以及RE（Ⅲ）的萃取分离性能进行了研究。其中包括水相酸度、有机相中萃取剂浓度、温度等对DEHHAMP萃取Ce（Ⅳ）和Th（Ⅳ）的性能影响。研究发现DEHHAMP对金属离子的萃取顺序为:Ce（Ⅳ）>Th（Ⅳ）>Sc（Ⅲ）>RE（Ⅲ）。DEHHAMP萃取Ce（Ⅳ）和Th（Ⅳ）的机理为中性络合机理,通过斜率法推断出萃取络合物分别为Ce（SO4）2.2L和Th（HSO4）2SO4·L。通过温度实验得出DEHHAMP萃取Ce（Ⅳ）和Th（Ⅳ）的反应均为放热反应。负载有机相中的Ce（Ⅳ）和 g/LTh02。在此基础上,提出了采用DEHHAMP从氟碳铈矿浸出液中选择性萃取分离铈和钍的工艺流程,串级萃取实验得到了纯度为97.2%的铈产品,收率为85.4%;纯度96.5%的钍产品,收率为98.8%。2.DEHHAMP水解得到了新型酸性膦萃取剂正庚基胺基甲基膦酸（2-乙基己基）酯（HEHHAMP）,考察了 Ho～Lu具有明显的协萃效应,并且相邻重稀土之间的分离系数高于单独的HEHHAMP或Cyanex272体系。利用斜率法和恒摩尔法研究发现该协萃体系萃取RE（Ⅲ）的机理为阳离子交换机理。温度实验表明该协萃反应属于吸热过程且能够自发进行。有机相中的稀土离子可用HC1和H2SO4高效地反萃,1 mol/L HCI即可以将有机相中>90%的稀土离子反萃下来。4.利用层流型恒界面池研究了硫酸介质中二（2-乙基己基）-（2-乙基己基）胺基甲基膦酸酯（Cextrant230）萃取钍的动力学传质过程。通过探究搅拌速度和温度对Cextrant230萃取钍萃取速率的影响,发现该传质过程属于化学反应-扩散混合控制模式,温度实验表明表观活化能为38.10kJ/mol。萃取速率和界面积呈线性相关,并且Cextrant230有较强的界面活性,表明萃取反应发生在液液界面区域。另外,通过研究H+，S042-,HSO4-,Cextrant230和Th4+浓度变化对萃取速率影响,得到了 Cextrant230萃取钍的动力学萃取速率方程,其表观正向萃取速率常数为10-2.58。

李锦^[7]（2019）在《基于螺吡喃分子开关的G—四链体DNA荧光探针的构建与应用研究》文中研究说明G-四链体DNA（G4 DNA）结构,一种非经典的核酸二级结构,由富含串联重复鸟嘌呤（G）的DNA链折叠而成,已被证实可稳定存在于人体活细胞中。由于在促进肿瘤发生或增殖过程中扮演重要角色,G4 DNA现已成为癌症诊疗研究的新型靶标。其中,被人们广泛研究的c-MYC G4 DNA、c-KIT1 G4 DNA位于癌基因启动子区域。原癌基因c-MYC的异常表达与多种恶性肿瘤如骨肉瘤、乳腺癌等相关,c-KIT表达失调则是胃肠间质瘤（GIST）的主要致病因素。在这些基因的启动子区域所形成的G4 DNA在基因调控,基因表达和潜在的抗肿瘤中起重要作用。因此,对于这些G4 DNA的实时成像能够更加直观地理解它们的生物学功能。近年来,荧光探针因其高选择性、高分辨率、无创、实时等优点,在检测G4 DNA方面引起了极大的关注。许多优秀的有机小分子荧光探针被相继开发和报道,成功实现了G4 DNA的专一性识别,其中一些还能对活细胞中内源性G4 DNA可视化。为了与带负电荷的G4磷酸骨架和环区域更好地结合,这些探针大多被设计成带正电荷的结构。但这种高电荷探针较难穿过亲脂性的生物膜（细胞膜、核膜等）,所以被用于活细胞中G4DNA的成像时常常需要较长的时间。溶酶体是细胞内的酸性亚细胞器,含有多种酶和蛋白质,能够降解自身生物大分子。异常的溶酶体pH会引起许多疾病,例如神经退行性疾病、癌症、阿尔兹海默症。因此,监测溶酶体中pH变化是至关重要的。目前,众多可靶向溶酶体的小分子荧光探针已成为观察溶酶体在细胞内行为的有力工具。作为细胞的能量工厂,线粒体是细胞内又一重要亚细胞器。它们参与如细胞信号传导、细胞死亡的调节等正常生理过程的同时,也影响着癌细胞的生长。因此,线粒体在活细胞中的可视化以及动态监测,对生理、病理活动,以及癌症早期的筛查和治疗具有重要意义。近年来,线粒体靶向的荧光探针已成为人们研究的热点。螺吡喃是一类众所周知的光致变色分子开关,被广泛应用于开发新型动态材料。这类分子的关环结构具有亲脂性特点,然而当其受外界环境刺激（如光、pH等）开环后,变成π延伸带正电荷的大共轭结构时,具有亲水性的特点。鉴于此,本论文提出一种新颖的螺吡喃原位开关策略,即通过合理的设计,螺吡喃关环结构实现快速进入细胞膜和核膜,而细胞核内的G4 DNA、细胞质中溶酶体的酸性环境或线粒体的负膜电位,原位开启螺吡喃的开环结构,产生不同的荧光信号,由此获得G4 DNA或亚细胞器的实时成像。借助于这个策略,本论文以螺吡喃为骨架,经过结构改造设计并合成了一系列螺吡喃类衍生物,成功构建出可用于核内G4 DNA实时成像核外溶酶体靶向的荧光探针QIN,可用于实时监测溶酶体pH变化的荧光探针HAN以及可用于识别核内G4 DNA标记核外线粒体的荧光探针TANG。具体研究工作如下:1.本文从一种经典的硝基螺吡喃衍生物（1）出发,通过结构导向法,经由2、3和4,优化并构建了一种选择性较高、荧光响应性能优良的新型G4 DNA螺吡喃荧光探针QIN。实验结果表明,在没有G4 DNA时,QIN会显示出蓝色荧光的螺吡喃关环形式,一旦存在G4 DNA,体系就会发射出开环形式的红色荧光,而与单链或双链DNA不发生这种现象。由于探针对c-MYC G4 DNA具有最好的响应,因此本文通过荧光滴定、紫外滴定、圆二色谱滴定和pH滴定系统研究了QIN与c-MYC G4 DNA的结合情况,其中,由pH滴定曲线获得的QIN和c-MYC G4 DNA/QIN复合物的pKa值分别为5.9和7.4。基于这个结果,本文提出了pKa转变机理用于解释二者的相互作用,即c-MYC G4 DNA诱导QIN的pKa升高,使其从关环形式转变为开环形式,从而实现了对c-MYC G4 DNA的响应。这个机理进一步通过分子对接技术和质谱实验得到验证。在细胞成像实验中,通过DNase I和RNase A的消化实验、G4稳定剂Pyridostain（PDS）的阳性对照实验,证明了QIN能够作用于细胞核内的G4 DNA。具有良好光稳定性的QIN进一步实现了G4 DNA的活细胞超分辨成像。基于螺吡喃类化合物的关-开、亲脂-亲水可切换的特点,QIN可在15秒内实现对活细胞中G4DNA的实时成像。此外,由于螺吡喃的异构化也能受到pH的调控,pH滴定结果显示出QIN是一个pH敏感的荧光探针,它也具有与溶酶体pH窗口较匹配的pKa,说明溶酶体酸性环境能使探针从关环结构转变为开环结构。共定位实验表明,QIN也能特异性地标记核外的溶酶体。2.鉴于QIN成功实现了内源性G4 DNA的实时成像,为了进一步拓展螺吡喃类衍生物对G4 DNA的应用,本文结合分子对接技术,设计开发出一种潜在的c-MYC G4DNA螺吡喃荧光探针HAN。通过体外实验研究,HAN显示出对G4 DNA选择性识别,在所有检测的G4 DNA中,对c-MYC G4 DNA具有最好的响应。同时,探针的pKa为5.0,与溶酶体pH窗口良好匹配,这说明溶酶体的酸性环境能将其转变为开环结构。然而,细胞成像表明,在六种癌细胞中,HAN均无法实现对细胞核内G4 DNA的成像。共定位实验显示,探针开环结构的红色荧光信号与LysoTracker Green DND-26的绿色荧光信号几乎完全重合,获得了高于0.94的皮尔森相关系数,说明HAN具有强的溶酶体靶向能力。此外,超分辨成像清晰地观察到圆环状的溶酶体结构。在氯喹宁刺激的MRC-5细胞中,HAN成功实现了溶酶体pH微小变化的实时监测。3.在分析了c-KIT1 G4 DNA及其小分子配体结构特点后,本文结合分子对接技术,设计了一种新型c-KIT1 G4 DNA螺吡喃荧光探针TANG并从4-甲氧基-2-硝基苯胺出发,经六步反应合成了该探针。体外实验表明TANG对平行结构的G4 DNA有良好的响应,尤其是对c-KIT1 G4 DNA具有最好的响应。在生理pH下,c-KIT1 G4DNA能够诱导TANG开环,并发生荧光信号的变化;而当pH为4.0时,c-KIT1 G4DNA的构象发生变化,但TANG的加入能够使其从混合结构转变为原来的平行结构,进一步说明TANG具有识别G4平行结构的倾向。本文将TANG应用于c-KIT高表达的GIST细胞中,实现了内源性G4 DNA的成像。此外,在细胞核外TANG不能定位溶酶体,这是由于四氢喹喔啉单元的引入,降低了探针的pKa（4.3）,使之与溶酶体pH窗口不匹配,溶酶体酸性环境难以让其开环。然而,共定位实验表明,TANG能选择性定位线粒体,这可能是由于线粒体高的负膜电位可使其转变为带正电荷的开环形式。

张婷婷^[8]（2014）在《基于有序介孔碳材料的电化学生物传感器的研究及其在有机污染物检测应用》文中指出有序介孔碳（ordered mesoporous carbons；OMCs）是一种非硅基类介孔材料，具有非常大的比表面积（可高达2500cm2/g）、巨大的孔容量（2.25cm3/g）及有序排列的孔道结构，目前已广泛应用于吸附、催化、储能、电极材料和分离提纯等领域，当用作电极修饰材料时，OMCs可显着提高修饰电极的生物兼容性及电化学活性。本文将OMCs修饰到玻碳电极上构建了电化学传感器，并应用到硝基苯酚异构体和对硝基苯基有机磷的检测上，以及苯酚衍生物的酸度系数的测定上，修饰了大肠杆菌表面展示有机磷水解酶制备成酶传感器，应用于有机磷农药的检测，具体包括以下四部分工作：第一部分，制备了OMCs修饰的玻碳电极（OMCs/GCE）来探究邻、间、对三种硝基苯酚同分异构体的电化学行为及反应原理，与裸电极相比，OMCs/GCE对底物表现出较强的电催化活性，可通过检测三种异构体中间产物的还原峰实现同时检测且互不干扰，即对硝基苯酚（p-NP）在0.209V处，间硝基苯酚（m-NP）在0.020V处邻硝基苯酚（o-NP）在0.201V处。在最佳实验条件下，p-NP, （S/N=3）。经实验验证该硝基苯酚异构体电化学传感器也可应用于海水、污水等实际样品的检测。第二部分，选择p-NP和对甲苯酚分别作为吸电子和供电子取代酚衍生物的代表来研究酚类在OMCs/GCE上的电化学行为及反应机理。通过文献报道的不同取代基酚类的酸度系数（pKa）以及本文通过伏安法检测出的氧化电位（Epa），总结出了pKa值和Epa的关系方程，基于该取代基效应引起不同取代酚的pKa值和Epa存在差异，提出一中全新的、简便的方法来预测不常见取代酚类的pKa值，即在OMCs/GCE上测定出取代酚的Epa，带入二者关系式即可得出pKa，通过测试几种常见的取代酚类，与其文献至对比证明了该方法的可行性。取代基效应的另一个应用是在OMCs/GCE上可实现电位差足够大的几种对位取代（或邻位取代）酚类的同时检测。第三部分中制备了基于OMCs/GCE超灵敏检测硝基苯基有机磷（OPs）的电化学传感器。以对氧磷为例研究了OPs在OMCs/GCE上的电化学行为及反应机理，优化了检测条件（pH、富集电位和富集时间等）。利用差分脉冲伏安法（DPV）技术在OMCs/GCE上检测硝基苯基OPs（对氧磷、对硫磷、甲基对硫磷等），得到较宽的检测范围及较低的检出限，且无需除氧环境，这和其它已报道的文献需要的通氮环境相比是一个很大的进步，在现场检测中有广阔的应用前景。并验证了该传感器可应用于海水、污水等实际样品的检测。第四部分将OMCs、大肠杆菌表面展示有机磷水解酶全细胞（OPH-bacteria）依次固定在电极上，构建出了OPH-bacteria/OMCs/GCE电化学生物传感器，通过检测OPH-bacteria催化水解对硝基苯基有机磷的产物p-NP的氧化电流来间接实现有机磷的检测。在优化的最佳实验条件下，对氧磷、对硫磷、甲基对硫磷在OPH-bacteria/OMCs/GCE上的检测范围分别为0.05-25μmol/L、0.05-25μmol/L及0.08-30μmol/L，检出限分别为9.0、10、15nmol/L （S/N=3）。由于全细胞酶具有较高的酶活，无需繁琐的酶提纯过程，使得该微生物表面展示酶传感器具有较好的稳定性。且适用于海水、污水等实际样品的检测，在现场检测方面应用前景广阔。

刘恩榕,张扬斌,钟爱国^[9]（2014）在《基于自然原子轨道电荷的取代苯甲酸pKa值预测》文中提出采用密度泛函理论（DFT）和B3LYP/3-21+G（d）基组,优化了21种单取代苯甲酸分子结构,发现羧基上氧原子的自然原子轨道电荷（NBO-O）值与其实验pKa值之间存在良好的线性关系（R=-0.973 6）,比其原子核静电势电荷（ESP-O）值拟合的要好。计算了20种典型未知pKa值的单和多取代苯甲酸化合物的NBO参数,代入拟合出的优势线性参数方程,发现其预测值与流行软件ACD Lab 6.0预测得到的单和多取代苯甲酸的pKa值非常接近,最大偏差ΔpKa小于±0.03,且新方法可以估测到pKa值小数点后3位数。

曹晨忠,武亚新^[10]（2013）在《取代基效应定量研究新进展》文中提出综述了最近20多年有机化学取代基效应定量研究所取得的诸多新进展.主要内容包括:（1）电负性均衡原理得到普遍认同并用于计算分子中电荷分布和基团的诱导效应,分子电负性计算方法在几何平均法、调和平均法、加权平均法的基础上又提出了价电子均衡方法,进一步扩展了电负性均衡原理的应用范围.（2）试剂亲电、亲核能力的实验测定,提出了以二苯甲基正离子和醌甲基化合物等作为参考化合物的标定方法,其研究范围被扩展到气相条件、有机金属反应和自由基体系,得到一系列试剂的亲核参数N和亲电参数E.理论上提出亲电性指数和亲核性指数的概念及其定量计算公式,并对实验测定参数和理论计算指数之间的关系进行了深入研究.（3）极化效应参数从最初的经验方法,进而采用量子化学方法计算,再用统计方法提出了烷基极化效应指数PEI和基团极化效应参数PEIX,被广泛用于解释和估算有机化合物的气相酸碱性、电离能、生成焓、键能、反应速率、水溶解性和色谱保留值.（4）直接由取代苯的紫外光谱吸收能量计算得到的取代基激发态参数exCC,不同于取代基在分子处于基态的极性参数和自由基状态下的自旋离域效应参数,该参数用于对位二取代苯、取代二苯乙烯、二取代氮苄叉苯胺等多类有机化合物紫外光谱的定量相关,结果良好.（5）立体屏蔽效应的提出区分了传统的三种立体效应.在羰基与亲核试剂加成反应立体选择性定量表示,提出了立体选择性指数Ci;在表示基团对反应中心表面积屏蔽的定量提出了屏蔽参数SR,进一步基于反应中心体积被屏蔽的角度提出了拓扑立体效应指数TSEI,这些参数在分子内二面角、反应的立体选择性、烯烃和烷基苯的生成焓、咪唑离子液体的酸性以及烷烃与羟基自由基的反应速率等方面得到良好的应用.此外,论文还对有机化学取代基效应定量研究中值得进一步深入探索的领域和问题提出了建议和展望.

二、取代酚酸性pKa的分子拓扑研究（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、取代酚酸性pKa的分子拓扑研究（论文提纲范文）

（1）基于密度泛函理论研究碱性水溶液中乙内酰脲及其衍生物的结构及性质（论文提纲范文）

（2）三价锰系金属氧化物催化剂在对氯苯酚邻位甲基化反应中的研究（论文提纲范文）

（3）“金属-酸”双功能催化剂催化解聚木质素的研究（论文提纲范文）

（4）席夫碱类共价有机框架材料应用于水体中污染物去除的实验与理论研究（论文提纲范文）

（5）功能化离子液体吸收CO2机理的密度泛函理论研究（论文提纲范文）

（6）DEHHAMP及其衍生物的合成与在稀土和钍萃取分离中的应用研究（论文提纲范文）

（7）基于螺吡喃分子开关的G—四链体DNA荧光探针的构建与应用研究（论文提纲范文）

（8）基于有序介孔碳材料的电化学生物传感器的研究及其在有机污染物检测应用（论文提纲范文）

（9）基于自然原子轨道电荷的取代苯甲酸pKa值预测（论文提纲范文）

四、取代酚酸性pKa的分子拓扑研究（论文参考文献）

• [1]基于密度泛函理论研究碱性水溶液中乙内酰脲及其衍生物的结构及性质[J]. 吴博,黄静梦,谭桂珍,郝志峰,胡光辉,罗继业,崔成强. 化学通报, 2021(06)
• [2]三价锰系金属氧化物催化剂在对氯苯酚邻位甲基化反应中的研究[D]. 桂文莹. 吉林大学, 2021(01)
• [3]“金属-酸”双功能催化剂催化解聚木质素的研究[D]. 窦晓萌. 中国科学技术大学, 2021
• [4]席夫碱类共价有机框架材料应用于水体中污染物去除的实验与理论研究[D]. 卫冬丽. 华北电力大学(北京), 2020
• [5]功能化离子液体吸收CO2机理的密度泛函理论研究[D]. 杨雪晴. 天津大学, 2020(02)
• [6]DEHHAMP及其衍生物的合成与在稀土和钍萃取分离中的应用研究[D]. 魏海琴. 中国科学技术大学, 2019(02)
• [7]基于螺吡喃分子开关的G—四链体DNA荧光探针的构建与应用研究[D]. 李锦. 西北大学, 2019(01)
• [8]基于有序介孔碳材料的电化学生物传感器的研究及其在有机污染物检测应用[D]. 张婷婷. 中国海洋大学, 2014(02)
• [9]基于自然原子轨道电荷的取代苯甲酸pKa值预测[J]. 刘恩榕,张扬斌,钟爱国. 当代化工, 2014(03)
• [10]取代基效应定量研究新进展[J]. 曹晨忠,武亚新. 中国科学:化学, 2013(07)