一、羧基和羧基化合物氢键酸度的量子化学参数表示(论文文献综述)
崔子恒[1](2021)在《生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究》文中研究指明随着环境和资源问题的日益严峻以及温室效应的不断加剧,以生物质资源为原料,通过高效转化制备过程得到可替代石油基同类产品的生物基化学品愈发受到研究人员和产业界的关注。尽管已取得了诸多令人瞩目的成果,但依然有大量的生物基产品的生产面临催化转化效率低下、转化步骤复杂的问题。解决这一问题的核心在于构建关键转化过程的高效催化剂和开发新的生物基转化制备路线,而其基础则是对催化机理的解析。另一方面,计算机及信息技术的发展带动了化学和生物科学的快速进步,在诸多领域都展现出了巨大的推动作用。因此,本课题主要借助计算手段,围绕(1)催化剂酸性差异原因及调控手段和(2)开发高效催化剂和生物基化学品转化制备新路径这两个关键问题,针对乳酸(LA)脱水制备丙烯酸(AA)和2,5-二甲基呋喃(DMF)与乙烯制备对二甲苯(PX)两个具有代表性的生物基化学品转化关键过程,结合实验对其催化机理、反应路径和能量变化进行了探究。首先探究了羟基磷灰石(HAP)作为催化剂的形貌与酸性的关系,并基于此提出了以调控HAP形貌来调控其酸性的方法,为寻找具有更合适酸性的高性能的催化剂提供了基础。使用模拟计算研究了LA在羟基磷灰石(100)和(001)晶面上可能的吸附构型和吸附能。结果显示,LA在HAP表面的吸附构型根据含氧官能团的差异,分为单齿吸附和双齿螯合吸附两类6种构型,不同构型在(100)晶面的平均吸附能(1.02 e V)明显小于在(001)晶面的吸附能(1.46 e V),即(100)晶面较(001)晶面具有更弱的酸性;同时利用水热法采用三聚磷酸钠为模板剂制备了不同形貌的HAP并对其进行了表征,结果显示两种晶面面积比(S100/S001)分别为17.35和4.5,其中粒径较长、暴露较多(100)晶面的HAP在NH3-TPD酸性表征中展现出更弱的酸性,与LA吸附能计算的结果分析相一致。针对DMF和乙烯制备PX的过程,探究了SBA-15负载的氧化钨(WOX/SiO2)在催化过程中的机理,并在典型Lewis酸(L酸)位点模型和具有类似结构的不同金属催化位点的团簇模型上进行了对比。发现WOX/SiO2体系对于DMF和乙烯发生Diels-Alder(D-A)环加成反应无明显催化作用(活化能垒仅降低0.02 e V),却能够显着降低环加成产物的脱水反应能垒,C-O键断裂及两步质子转移能垒分别降至0.25 e V、0.7 e V、0.15 e V,其限速步骤也由脱水步的C-O键断裂转变为D-A加成。该机制有别于文献报道的关于L酸下限速步骤为脱水步骤的结论,在L酸中是首次报道。在WOX/SiO2催化DMF和乙烯制备PX主反应机理解析的基础上,进一步探究了DMF水解副反应和水分子在催化位点分解反应的反应各步中间体、过渡态的能量变化情况,并在自行编码的动力学蒙特卡洛(KMC)模拟工具上对催化剂表面状态及主、副产物选择性进行了模拟。发现WOX/SiO2体系催化DMF和乙烯生成PX同步产生的水分子在催化位点较脱附(脱附能:23.28 kcal/mol)更易发生分解(分解活化能:19.80kcal/mol),并在分解后可将原催化位点由L酸转化成Bronsted酸(B酸),对水处理前后的催化剂,吡啶红外吸附光谱(py-FTIR)表征结果也显示了催化剂在水存在条件下L酸向B酸转变的情况;KMC模拟显示HDO的选择性由450 K(约177°C)的48%下降至600 K(约327°C)的35%,PX的选择性则由450 K(约177°C)的52%上升至600 K(约327°C)的65%,与实验结果的PX的选择性分别由200°C下的62%(0.5 h)和53%(6 h)上升至300°C下的68%(0.5h)和73%(6 h),HDO的选择性分别由200°C下的32%(0.5 h)和42%(6 h)下降至300°C下的25%(0.5h)和19%(6 h)相一致。通过对催化机理的理解和副反应能量评价,进一步对催化DMF和乙烯制备PX的高效催化剂Sn PO进行了主、副反应的计算研究,分析了不同位点上的主反应机理并进行了实验验证。主反应机理在L酸(Sn位点)与WOX/SiO2一致,主要降低脱水步骤的C-O键断裂能垒(降低约40kcal/mol),D-A反应成为限速反应;B酸位点(P-OH)同时可催化DMF发生水解生成HDO以及HDO后续的演化,其中DMF水解正、逆向反应最大活化能垒分别为22.08 kcal/mol和22.14 kcal/mol,具有可逆性并在能量上较主反应(D-A环加成能垒27.7 kcal/mol)具有优势;水解生成的HDO在P-OH的催化下可生成烯醇式中间体并进一步生成副产物MCP和聚合物;O18同位素标记亦显示DMF与HDO可以在给定反应条件下相互转化;在少量P-OH的催化条件下,以HDO为原料制备DMF的选择性可达91.2%,HDO转化率达到90%;以HDO和乙烯为原料在Sn PO催化下,PX选择性可达80%,HDO转化率接近100%,并基于上述结论,首次提出了以HDO为原料的生物基PX合成新路线,较以纤维素为原料经DMF和乙烯制备PX这一主流路线步骤更少,具有操作简单的优势。综上,本论文基于DFT计算解析了羟基磷灰石结构与酸性间的关系,并提出了通过改变羟基磷灰石形貌来调控其酸性的方法;解析了WOX/SiO2体系和Sn PO作为有别于传统沸石类L酸及B酸催化剂在催化DMF和乙烯制备PX中的机理,首次发现其作为L酸在催化过程中具有类似B酸的主要催化脱水步骤的特点;评估了DMF水解这一主要副反应在P-OH的B酸位点下的演化过程及能量变化,指出了DMF水解生成HDO副反应的可逆性并进行了验证,并基于此首次提出了以HDO为原料的PX合成新路径,指出了饱含P-OH位点催化剂在高效转换HDO与乙烯制备PX中的应用前景。
周少渊[2](2021)在《组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用》文中研究说明有机羧酸的脱羧广泛应用于石油、化工、生物等领域。在近几十年中,脱羧反应机制已经成为有机化学研究的热点。在有机化学的降解和合成过程中,以及在生物化学的酶促反应过程中脱羧反应频繁发生,以及使用脱羧反应来说明溶液中反应动力学的基本原理,足以说明脱羧反应的重要性。有机化学家们很早就意识到了脱羧的价值,并将其作为分子降解和合成的标准方法。同时,物理化学家们研究了溶液中有机酸的脱羧速率,并将结果用于单分子反应理论,结合有机方法和物理方法来阐明热脱羧的机理。实验方面已经有了大量的关于脱羧反应热力学和动力学机理的数据,然而微观方面,不同溶剂和反应条件对脱羧机制的影响以及机理的物理本质则需要理论计算化学家们的辅助。通过理论计算探究影响脱羧反应及其逆反应-二氧化碳捕集速率的取代基效应,溶剂效应和酶效应等,有助于实验化学家们摸索出促进脱羧反应的实验条件,材料化学家们设计新型的用于温室气体捕集的材料,以及酶化学家们揭示酶催化机制。二硫键的形成对无序蛋白的正确折叠起着重要的作用,不正确配对的半胱氨酸会导致分泌蛋白的非原生态折叠,导致生物功能紊乱。因此有必要研究酶中的二硫键形成乃至正确折叠的机制。二硫键形成主要的机制是去质子的半胱氨酸和二硫键的交换,该反应是“非典型”的SN2机制。为了氧化分泌蛋白中的二硫键,使其正确折叠,原核细胞主要靠Dsb蛋白协同完成整个循环,真核细胞主要靠PDI蛋白协同完成。其中,原核细胞中,各Dsb蛋白合作密切,氧化路径负责无选择性的引入二硫键,异构化路径负责纠错,分别传输到最终电子受体。该细胞体中二硫键的传递已经被研究了很多年,机理已经较为明确,由于细胞体之间的很多机制类似,研究该机理有助于对真核细胞中二硫键传递机理的理解。1.双精度QM/MM模拟探究水溶液中的脱羧反应及伴随的溶剂效应二氧化碳的捕集,对应于有机酸脱羧反应的逆反应,二氧化碳的重组过程。该过程在气相中通常是无能垒的,在非质子溶剂中的能垒相对较低。然而,水溶液会诱导出很高的二氧化碳重组能垒,且由于脱羧产物碳负离子的强碱性,在水溶液中极易质子化。溶质的固有反应性和溶质-溶剂相互作用在决定整个脱羧反应的平衡和反应自由能垒方面都起着关键的作用。了解这些因素之间的相互作用,对于设计应用于温室气体捕集与封存的新型材料,以及揭示一系列羧酸酶在生物体内催化二氧化碳的排放机制具有重要意义。本文通过双精度的组合QM/MM模拟,研究了一系列速率常数数值范围跨越近30个数量级的有机脱羧反应,以阐明水溶液中溶剂诱导的自由能垒以及脱羧反应逆反应-羧化反应的内在机制。2.脱羧反应及其逆反应-二氧化碳的捕集过程在二甲基甲酰胺有机溶剂和水溶液中溶剂效应的差异在水溶液中,生物脱羧反应不可逆的进行,而逆向的羧化反应通常由ATP的水解提供动力。最近报道的环取代的芳香乙酸盐与在极性非质子溶剂中跟同位素标记的CO2发生羧化交换,反应途径的分配跟水溶液中相比,发生了巨大的变化。然而,几乎没有碳负离子质子化以及捕集二氧化碳的热力学和动力学能垒相关的实验数据。我们采用组合QM/MM方法,研究了一系列有机羧酸盐化合物在水溶液中和在二甲基甲酰胺有机溶剂中的脱羧反应,揭示了溶液中脱羧反应的逆反应-羧化反应的能垒完全是由溶剂效应引起的。我们还发现了这些离子脱羧反应速率与反应的Gibbs自由能之间存在线性的Bell-Evans-Polanyi关系,相比水溶液Bell线性关系更小的截距表明DMF中更小的溶剂诱导的自由能垒。DMF溶剂中碳负离子质子化具有较大的自由能垒,对比脱羧反应的逆反应-碳负离子跟二氧化碳的极低的重组能垒,使得碳负离子更倾向于可逆的跟溶剂中同位素标记的CO2重组。在脱羧和羧化反应过程中,理解碳负离子的稳定性和溶质-溶剂相互作用的关系,对设计新型的CO2捕集材料是很有帮助的。3.深入研究硫醇盐/二硫化物模型交换反应以期应用于生物蛋白二硫键的形成对无序蛋白的正确折叠起着重要的作用。通过理论计算深入的探究这一反应的机理是十分必要的。寻找一种高效,精确的描述蛋白质中涉及硫醇/二硫键交换反应的方法是很有必要的。我们致力于基于半经验的QM/MM筛选出这样的方法来完成其在蛋白质中硫醇-二硫键交换反应机理模拟中的应用。通过构建气相的最小能量路径来验证密度泛函以及SCC-DFTB3的性能。气相中的最小能量路径(MEP)证明了该反应以加成-消除的机理进行。我们根据QM(CCSD(T))计算的分子间相互作用能优化了QM(DFTB3)/MM中QM原子的范德华参数,并将这些新的参数用于溶液相的模拟中。在溶液中,二硫键的交换反应机理由气相的加成-消除机理转变为SN2机理,自由能垒为10kcal/mol。在QM(M11-L/6-31g(d))/MM势下计算的自由能垒为14kcal/mol,且根据气相MEP的能量误差修正后为10.9kcal/mol。因此,QM(DFTB3)/MM势结合优化的范德华参数对硫醇-二硫键的计算可信,可用于蛋白中涉及硫醇/二硫键交换反应机理的研究。4.DsbB氧化DsbA的机理研究DsbA是硫氧化还原蛋白家族中氧化性最强的周质蛋白。在不断的氧化进入周质中的分泌蛋白后自身被还原。为了维持整个氧化还原系统的平衡,DsbA需要被重新氧化,从而恢复其活性。DsbB是一个嵌膜蛋白,它通过两个周质环上的两对半胱氨酸配合完成DsbA的重新氧化。基于实验上提出的两种可能的机理,从分子间二硫键键连的二元复合物结晶结构开始,我们分别对两种情况进行了研究。对于快反应,要释放氧化态的DsbA,埋没在蛋白中的Cys33需要去质子才可激活。通过分析模拟轨迹,我们发现Cys33上的质子需要通过水桥传递到附近Glu24的羧基氧上后才能亲核进攻Cys30-Cys104。整个反应的自由能垒约为15.6kcal/mol,去质子的过程是快反应的决速步骤。对于慢反应,游离的Cys130需要接近Cys41-Cys44后再进攻,此过程的能垒约为12kcal/mol。
张禹泽[3](2021)在《有机酸根插层类水滑石的设计、合成与阻燃性能研究》文中指出中国镁资源,尤其是盐湖氯化镁资源储量丰富,价格低廉,开发以氯化镁为原料的高附加值镁基功能材料不仅具有广阔的应用前景和潜力,而且可为青海盐湖镁资源的综合利用提供驱动力。类水滑石(layered double hydroxides,LDHs)是一种合成简单、性质多样、层板阳离子和层间阴离子可调控性强的层状材料,这使得以性能、应用为导向对LDHs进行结构设计与合成成为当今世界各国关注的热点。有机高分子材料现已成为人们生产生活必不可少的重要材料,虽然各项性质优越,但因其含碳量高,绝大多数有机高分子在空气中易燃且会产生有毒烟气,在使用过程中存在极大的火灾隐患,可能给人们的生命财产安全造成极大的损失,必须对其进行阻燃处理。无机氢氧化物阻燃剂虽然具有抑烟阻燃的优异性能,但需大量添加才能达到阻燃要求,且会极大的影响阻燃材料加工性能和力学性能。因此,实现高填充情况下的优异力学性能或低填充量时镁基化合物的高阻燃性就成为解决问题的关键。针对以上问题,本文以氯化镁、氯化铝等廉价氯化物为金属离子源,基于有机酸根结构及其与模型分子反应的量子化学计算,主要采用共沉淀法,以性能、应用为导向,设计、合成了三类LDHs,即适用于碳链有机高分子(以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为模型高分子)的肉桂酸根(CAa)、富马酸根(FAa)和山梨酸根(SAa)插层的高填充LDHs(分别命名为CLDHs,FLDHs和SLDHs),适用于高填充杂链有机高分子(以环氧树脂(EP)为模型高分子)的葡萄糖酸根(GAa)和乳酸根(LAa)插层LDHs(分别命名为GLDHs和LLDHs),以及具有较高阻燃性的二苯基磷酸根(DPAa)和苯基次磷酸根(PPAa)插层LDHs(分别命名为DLDHs和PLDHs)。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、透射电镜(TEM)、万能测试机、动态热机械分析仪(DMA)、极限氧指数仪(LOI)、水平垂直燃烧测试仪、锥形量热仪(CCT)和热重-质谱联用分析仪(TG-MS)等表征手段,对合成LDHs的结构特性、合成规律及阻燃性能等进行了系统研究。主要研究结果如下。(1)采用密度泛函(DFT)方法对七种有机酸根结构及相应热力学反应吉布斯自由能变进行了计算,结果表明,CAa,FAa和SAa可以和乙烯、氢自由基发生自发的加成反应,意味着相应LDHs可以与双键体系发生反应,强化LDHs与有机高分子基材间的界面相互作用,实现力学性能增强或保持;GAa、LAa与含羟基有机物模型分子异丙醇之间可以形成氢键,意味着其插层的LDHs可与高分子基体中的羟基等杂原子基团生成氢键,可增强其与有机高分子基材间的相互作用,实现力学性能增强或保持;DPAa和PPAa的反应说明,DPAa比PPAa更易产生磷氧自由基,且PPAa分解放出活性较大的氢自由基,这使其作为阻燃填料,虽能有效促进成碳,但一定程度上可能促进燃烧。通过对氢氧化物层板厚度、离子尺度及静电势的分析,预测了七种有机酸根插层LDHs可能的插层结构及层间距。(2)基于理论计算的有机酸根插层LDHs的结构与层间距,采用共沉淀法成功合成了镁铝比为2的CLDHs、FLDHs和SLDHs,其层间距分别为18.070?、11.79?及17.698?,与理论预测结果基本吻合。三种LDHs的XRD分析表明:在沉淀过程中首先生成氯离子插层LDHs,然后再与有机酸根进行离子交换生成有机酸根插层LDHs。影响成功合成有机酸根插层LDHs的主要因素为加料方式、有机酸根/铝离子摩尔比、陈化时间和镁/铝摩尔比等,而镁离子浓度、加料速度和碱液浓度对其结构影响相对较小。对三种LDHs添加量为20 wt.%的聚甲基丙烯酸甲酯复合材料进行拉伸强度和阻燃性能表征,结果表明:相比于氢氧化铝,有机酸根插层LDHs均能更好的保持复合材料拉伸性能,且拉伸强度保持能力顺序为CLDHs>FLDHs>SLDHs;阻燃性强弱顺序为CLDHs>SLDHs>FLDHs,与其成碳性顺序一致。(3)镁铝比不同时,GAa生成层间距不同的两种GLDHs,当镁铝比为2时层间距为14.3?,当镁铝比为3时层间距为9.91?,与理论预测基本一致。镁铝比为2时结晶性相对较差,特征XRD衍射为宽峰。用共沉淀法以氯盐或硝酸盐为原料无法顺利合成与预测出峰位置相符的LAa插层LDHs,最终采用离子交换法成功合成。添加GLDHs和LLDHs的环氧树脂复合材料主要性能表征结果为:当GLDHs2添加量为40 wt.%时,垂直燃烧测试可达UL-94的V-1级,且可保持纯树脂88%的拉伸强度;当添加40 wt.%的LLDHs时,复合材料拉伸强度下降明显,且无法达到任何阻燃级别;添加GLDHs的复合材料极限氧指数(LOI)为29.8%,稍逊于添加LLDHs的31.3%;与纯环氧树脂相比,二者对复合材料动态热机械分析测试结果的影响均较小;当添加量为40 wt.%时,复合材料均可将热释放速率峰值降低70%,在锥形量热测试中表现出了较优异的阻燃性能。(4)成功合成的DLDHs和PLDHs的层间距分别为18.21?和16.00?,与预测值相符,但加料方式会使最终产物含有少量氢氧化铝。二者阻燃性能测试结果表明,当添加量为10 wt.%时,DLDHs可以降低最大热释放速率峰值,能够有效降低总热与总烟释放,表现出较好的成碳性和阻燃性。PLDHs虽然也能有效降低总热与总烟释放,但却增大了最大热释放速率,其原因可能与取代磷酸根热分解放出活性自由基有关,与理论研究中对分解反应的分析吻合。从热重-质谱联用对两种LDHs与EP所制备复合材料热分解行为的研究可以发现:DLDHs具有较好的成碳性和阻燃性,进一步有效验证了对分解反应的理论分析。总而言之,本论文实现了预期的研究目标,构建了不同有机酸根插层LDHs的结构设计与合成方法,发现了合成过程中关键因素对LDHs结构的影响规律,明确了LDHs对复合材料力学与阻燃性能的影响。研究结果为镁基LDHs的结构设计与合成提供了可借鉴的研究思路与技术路线,为制备LDHs复合材料提供了理论依据与指导,拓展了氯化镁资源综合利用的研究方向和LDHs的应用领域。
张也[4](2021)在《浓香型白酒年份酒的荧光特性及年份检测研究》文中提出浓香型白酒以其醇厚的窖藏香气及绵甜净爽的特点,占据着我国主流的白酒市场份额,因此发展其理化检测技术有重要意义。本文利用三维荧光光谱对浓香型白酒的荧光特性进行了研究。结合量子化学计算对其主要微量成分乙酸在白酒环境中的光谱特性进行了理论计算研究。最后基于时间分辨荧光光谱实现了白酒香型的分类鉴别与浓香型白酒年份酒的年份检测。首先利用三维荧光光谱研究了不同品牌与不同年份浓香型白酒样品的荧光特性,分析了它们之间的异同和规律。同时,研究了浓香型白酒中主要微量成分的光谱特性以及对白酒荧光特性的影响。其次,对三种其他香型酒样的光谱特性进行了研究,分析了它们的荧光特性与浓香型白酒的异同。通过荧光特性的研究,指出了稳态荧光光谱在复杂体系下对单体特性研究的局限性,发现在几种物质光谱相似和光谱重叠严重时,仅利用稳态光谱检验和鉴别物质不能满足需求。因此,本文利用理论化学计算研究了白酒中微量成分单体的特性,并提出了基于时间分辨荧光光谱的白酒检测及鉴别的新方法。通过量子化学计算结合光谱分析,对水和乙醇溶剂中的乙酸单体、二聚体和团簇进行了研究,探究了浓香型白酒中的主要微量成分乙酸的光谱特性。在气、汽、液相中,乙酸通常两两结合为二聚体。预测足够的乙醇分子可以使这种二聚体分离,从而形成稳定的乙酸团簇。为了研究这一过程,对乙酸二聚体和团簇的优化结构、几何参数、相互作用能和理论计算拉曼光谱进行了研究。由几何参数与能量参数得出了破坏乙酸二聚体结构所需溶剂分子的最小数目。利用相互作用能的能量分解分析探究了氢键在团簇内相互作用中的影响,并利用约化密度梯度函数探究了氢键相互作用的位置和强度。通过乙酸团簇理论光谱中O-H拉伸振动特征峰位置的偏移,探究了团簇中氢键的性质。本文的工作为不同溶剂中乙酸团簇的结构和性质提供了深入的研究信息,并为进一步测定和研究白酒中乙酸团簇的光谱特性提供了理论指导。在对白酒稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱测量和分析的基础上,提出了基于时间分辨荧光光谱的白酒香型分类和年份鉴别的新方法。针对6个品牌、3种香型的42个白酒样品,对其稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱进行了测量和分析。通过对白酒中微量成分的荧光光谱分析,发现己酸和丁酸乙酯对白酒的荧光特性有较大影响。归纳分析了不同香型白酒的荧光寿命随贮存时间的变化规律。以荧光寿命相关参数为原始指标,结合主成分分析,对白酒样品的香型进行了分类鉴别。通过量子化学计算对浓香型白酒荧光寿命随年份的变化机理进行了研究。最后,研究了浓香型白酒的荧光寿命与贮藏时间的关系。建立了一种可靠有效的浓香型白酒年份酒年份预测模型,其平均预测误差为2.79个月。为时间分辨荧光技术在多组分复杂体系定量研究中的应用提供了重要参考。
何海[5](2020)在《基于高压均质环境中不同类型多酚化合物调控大米淀粉消化性能的分子机制探讨》文中认为随着社会的发展和生活水平的不断提高,营养健康越来越受到关注,寓健康于食、寓健康于预防已成为当今人类膳食生活的追求目标。大米在我国居民膳食中占据重要地位,其主要组分大米淀粉的消化性能影响了大米食品在人体中的消化、吸收和代谢,与营养健康密切相关。大米淀粉消化速度较快,容易使人体产生高血糖应答,增加了糖尿病、肥胖症等慢性代谢性疾病的患病风险。因此有效调控消化性能赋予淀粉或淀粉类食品优良的营养功能已成为食品营养健康领域的研究热点之一,而利用食品加工技术协同具有很好生理活性功能的多酚化合物来调控大米淀粉的消化性能和营养功能近年来受到极大关注。本论文针对高压均质协同多酚复合作用对淀粉多尺度结构和消化性能调控的研究现状,提出从全方位关注多酚结构对淀粉消化性能调控规律和差异性的角度,探究高压均质环境中不同类型多酚调控大米淀粉消化性能的分子机制。研究具有重要的学术价值和实用意义,可为利用加工技术协同多酚复合方法有效调控大米淀粉消化性能,精准设计能满足现代营养健康需求的大米食品提供理论依据和思路。利用现代结构分析技术,对高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的多尺度结构和消化性能进行分析,并通过Pearson相关性分析从多酚类型、结构及添加量角度揭示两者之间的关联性。研究结果显示,高压均质环境中,多酚与大米淀粉分子间的疏水力和氢键等非共价相互作用,导致大米淀粉的单螺旋、双螺旋、V型结晶、A型结晶、表面短程有序化、纳米聚集体等多尺度有序化结构增加,从而使大米淀粉的快消化淀粉(RDS)显着降低,慢消化淀粉(SDS)和抗消化淀粉(RS)显着提高。并随多酚添加量增加,大米淀粉有序化结构程度越高,抗消化性能越强;四类多酚均有此作用,其中酚酸类多酚作用效果最强,木脂素类多酚作用效果最小;而同类不同结构的多酚分子体积越小、柔性越大、酚羟基和羧基越多,越能提高大米淀粉的多尺度有序化结构,分子体积组成和空间位阻较大的多酚,只有在较高添加量时才能使高压均质大米淀粉-多酚复合物的有序化结构和抗消化性能大于高压均质大米淀粉;Pearson相关分析结果表明,上述不同尺度有序化结构均与大米淀粉抗消化性能密切相关,多酚的类型、结构和添加量会影响其主次排列;各类多酚不同添加量对大米淀粉抗消化性能调控效果与相应有序化结构形成程度不匹配,表明多酚还作为酶抑制剂参与抵御淀粉酶水解,从而进一步提高大米淀粉的抗消化性能。这些系统研究结果将为在食品加工过程中利用多酚复合作用调控淀粉多尺度结构及消化性能提供了依据和指导。从体外干预角度对高压均质大米淀粉-多酚复合物的消化动力学及其抑制α-淀粉酶活力、葡萄糖透析延迟指数(GDRI)、胆酸钠吸附能力和清除·OH自由基能力等营养功能进行探讨。结果表明,高压均质环境中多酚复合作用显着提高了大米淀粉的营养功能;且与多酚添加量呈现正相关关系;同类不同结构多酚复合作用对营养功能的影响效果与抗消化性能变化趋势一致;而不同类型多酚复合作用对营养功能的影响效果却与抗消化性能变化趋势不相吻合;相近SDS+RS含量的四类高压均质大米淀粉-多酚复合物表现出的营养功能也不尽相同。表明高压均质大米淀粉-多酚复合物的营养功能既受淀粉消化性能的影响,又与多酚自身生理活性密切相关。所获得的高压均质大米淀粉-多酚复合物消化性能与营养功能之间的响应关系,可为深入研究食品加工中淀粉与多酚相互作用调控淀粉消化性能对其营养功能的影响提供参考数据。进一步选择代表四类多酚母核结构的儿茶素(CC)、咖啡酸(CFA)、白藜芦醇(RA)厚朴酚(MN)作为研究对象,利用密度泛函理论方法剖析四种高压均质大米淀粉-多酚复合物体系中淀粉与多酚分子间相互作用的主导方式和差异。结果表明四种多酚与大米淀粉分子间的相互作用为非共价方式,其中氢键起着主导作用。酚羟基上氧原子是多酚分子作为氢键受体的主要结合位点,氢原子是多酚分子作为氢键给体的主要结合位点,而CFA上的吸电子羧基是其形成强氢键的主要作用位点。多酚是通过破坏C2-OH、C3-OH、C4-OH和C6(C’6)-CH2OH分子内氢键使淀粉分子链解聚和重组形成新的有序结构来提高大米淀粉抗消化性能;四种复合物体系的氢键作用大多分布在多酚的苯酚基和羧基及葡萄糖二聚体的羟基上,范德华力作用主要分布在多酚分子与葡萄糖二聚体相互接触的空间区域,强空间位阻效应主要集中于多酚苯环结构及葡萄糖环结构中的空间区域;四种多酚与葡萄糖二聚体氢键作用存在以静电吸引作用占绝对主导的中强度氢键和以静电吸引及色散吸引共同作用的弱氢键,氢键作用强弱次序为:CFA>CC>MN>RA。依据上述研究结果建立了高压均质环境中不同类型多酚调控大米淀粉消化性能的分子机制,认为多酚与淀粉分子通过疏水力和氢键等非共价相互作用导致淀粉分子链重排、聚集和堆砌形成特定有序结构域,及在消化过程中无定形区域的部分多酚解离为酶抑制剂,两者协同抵御淀粉酶的降解作用,实现对大米淀粉抗消化性能的调控。而这种调控作用受制于多酚分子结构,可利用不同类型或同类不同结构的多酚协同加工技术精准调控淀粉的消化性能,这将丰富多酚调控淀粉消化性能所涉及的基础理论。
徐芳[6](2020)在《霍林河褐煤分子模型构建及其热解反应分子动力学模拟》文中研究说明热解提质可以有效解决褐煤水分含量高,易于自燃等问题,而且热解产物均为具有高附加值的能源物质,是实现褐煤高效、清洁利用的有效途径。由于煤的热解过程非常复杂,其中涉及众多相互耦合的化学反应路径,单独采用实验方法很难深入认识煤的热解反应机理。反应分子动力学(Reax FF-MD)模拟可以提供大分子、复杂体系反应过程中化学键的断裂及重组信息。借助Reax FF-MD模拟,能够实现从分子层面上探究煤的结构与反应性的关系,揭示煤热解过程的微观反应机理。本文以霍林河褐煤为研究对象,针对“分子结构模型的构建”、“等温热解反应分子动力学模拟”以及“非等温热解反应分子动力学模拟”三个关键问题展开研究。首先,对霍林河褐煤有机结构化学特性进行全面研究。结合元素分析、固体碳核磁共振波谱(13C NMR)分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析以及X射线光电子能谱(XPS)分析等多种先进手段对霍林河褐煤进行分析测试。结果表明,霍林河褐煤有机结构碳骨架主要由苯、萘等小环芳香结构组成,苯环的连接方式主要为苯环三取代和四取代。脂肪族结构主要以亚甲基短支链的形式存在。氧、氮、硫的主要存在形式分别为酚羟基、吡咯和噻吩。采用FTIR法与13C NMR法对煤中典型结构参数进行对比分析,结果具有很好的一致性。以煤的有机结构特征参数为基础,采用“平均结构单元”的方法初步搭建霍林河褐煤二维分子模型。根据煤中主要共价键浓度对分子模型进行修正。采用几何优化和模拟退火等方法对分子模型进行优化,确定霍林河褐煤最优三维分子模型。利用煤的物理密度和径向分布函数对模型的合理性进行评价。结果表明,霍林河褐煤分子模型与煤中主要共价键浓度的相对误差均小于5%,该模型能够很好的反映煤的化学性质。模型优化使得体系总能量显着减小,分子模型结构变得更加紧凑,能够更好的反映煤的真实结构。通过对比模拟和实验得到的煤的物理密度和径向分布函数,确定搭建的霍林河褐煤分子模型具有合理性。在1600-3000K温度区间内,采用Reax FF-MD模拟方法研究霍林河褐煤等温热解产物分布、产物演化规律、主要元素的迁移机制以及等温热解微观反应机理。结果表明,在较低温度条件下(小于2200K),煤的一次分解反应占主导地位,反应过程中主要发生煤大分子结构的分解以及弱桥键的断裂。而且,升高温度有利于煤中的碳、氢、氧元素向焦油及热解气中迁移。在较高温度条件下(大于2200K),二次反应起主要作用。升高温度有利于煤中的碳元素通过缩聚反应进入半焦。同时,大部分氢元素通过分解进入热解气。采用Reax FF-MD方法研究霍林河褐煤非等温热解过程中升温速率对热解产物分布、产物演化规律以及体系势能的影响。根据模拟轨迹及产物分析,探究典型产物的反应路径及非等温热解反应机理。结果表明,在低升温速率(2K/ps和10K/ps)条件下,提高升温速率对热解产物影响显着,煤的一次分解反应和二次反应的初始温度均明显滞后。而且升温速率越低,焦油二次反应越剧烈。在较高升温速率(20K/ps、50K/ps和100K/ps)条件下,提高升温速率对焦油二次反应的抑制作用明显减弱,改变升温速率对热解产物的影响较小。焦油的最佳产量受热解温度和升温速率共同影响。在较低温度条件下,热滞后现象起主导作用。升温速率越低,焦油产量越高。在较高温度条件下,高升温速率对焦油二次反应的抑制作用开始凸显,升温速率对焦油产量的影响应综合考虑热滞后现象和焦油二次的反应。
曹玉[7](2020)在《胜利褐煤萃余物氧化特性研究》文中进行了进一步梳理本文以胜利褐煤为研究对象,使用溶剂萃取和温和氧化这两种方法对煤样进行处理,利用FT-IR和TG-FTIR-GC/MS等表征手段对萃余煤、萃取物、氧化产物和氧化残煤进行分析,研究煤样在不同热解温度下的热稳定性,解析褐煤分子热解过程中的断键规律。综合元素分析、红外光谱分析、13CNMR分析结果,构建萃余煤大分子平均结构模型。得出的主要结论如下:(1)依次采用四氢呋喃、吡啶、甲苯/甲醇萃取胜利褐煤,四氢呋喃萃取物中以酚类和多环芳烃化合物为主;吡啶萃取物以苯及烷基取代苯和酚类为主。与前两级萃取物相比,甲苯/甲醇混合溶剂萃取物中则以含氧化合物为主。(2)第三级萃余煤的TG-FTIR-GC/MS分析表明,其热解产物主要包含单环芳烃、脂肪族化合物、多环芳烃、酚类和含氧化合物。通过对萃余煤、氧化残煤的TG-GC/MS分析得到:在400℃-500℃热解温度内,主要发生与芳环相连的芳基烷基醚氧键Car-O断裂和芳环侧链上的Cal-Cal键断裂;在500℃-600℃热解温度下,与芳环相连Car-Cal键发生断裂。(3)取SLCR3作为反应物,用NaClO、H2O2、30%HNO3对其进行温和氧化,分析氧化产物的GC/MS谱图可以得到:Na Cl O水溶液酯化产物主要为一元羧酸酯类、二元羧酸酯类、三元羧酸酯类、苯多酸酯类物质和少量含氮化合物;H2O2酯化产物中主要成分为羧酸酯类化合物,大部分为脂肪族酸酯类物质,而芳香酸酯类物质含量较少;30%HNO3酯化产物主要成分为多元羧酸酯,同时,还检测到含硫、氮类物质。结果表明30%HNO3和H2O2氧化断裂了煤中一部分芳环侧链上的Cal-Cal和芳环侧链上的Car-Cal键,而NaClO还氧化了煤的部分缩合芳环结构。(4)通过使用化学滴定法对原煤、除灰煤、萃余煤、不同氧化残煤的含氧官能团(总酸基和羧基)进行测定,结果表明:萃余煤经过氧化后,总酸基、羧基和酚羟基的含量皆有所增加。氧化残煤和萃余煤的界面稳定性与除灰煤相比皆有所提高。(5)综合元素分析、红外光谱分析、13CNMR分析结果,构建萃余煤大分子平均结构模型,之后计算其红外光谱,发现其与实际样品红外光谱能较好吻合,说明其能够反应褐煤大分子结构特征。本论文共有图32幅,表23个,参考文献92篇。
王鹤潼[8](2020)在《典型芳香酸和有机胺类化合物参与的气溶胶成核和水解反应机理的理论研究》文中认为随着我国经济的高速发展,大气污染日益严重,雾霾频发,并且向着多种污染源、多种污染物的方向发展。大气气溶胶不仅会对气候、空气质量产生影响,还会对人体健康产生危害,已经成为制约经济、社会发展亟待解决的问题。大气中的有机物种众多,有机物参与的成核已经成为了近年来的研究热点,其中有机胺和有机酸已被证实可以在成核中起重要作用。芳香酸是大气中一类常见有机酸,已有研究证明少量的芳香酸的存在就可以促进硫酸-水体系的成核。因为酸在碱的存在下更容易凝结,因此氨气和有机胺的存在也会加速新粒子的成核和生长。芳香酸和有机胺类物质参与的成核机制非常复杂,目前的实验手段很难对临界核形成的初始过程进行研究。因此,利用量子化学的方法开展研究,揭示芳香酸与硫酸、氨气、有机胺等大气常见成核前体物成核的微观机制就显得尤为重要。大气中的氨气和有机胺不仅可以参与新粒子生成,还可以催化大气中化学反应(水解反应、异构化反应、单分子反应、重排反应),增高或者降低反应能垒。在大气化学中,氨气和有机胺类物质可以和大气中光氧化剂、挥发性有机污染物、氮氧化物和硫化物等发生一系列的化学反应,产物能进一步成核形成分子簇,继而通过凝结与碰并等增长成可观测细颗粒物,导致气溶胶和二次污染物的形成。因此,研究氨气及有机胺参与的成核和一些大气反应过程可以为治理及环境立法提供理论依据。综上,本论文采用量子化学的方法,研究了大气中几种典型的芳香酸与几种大气常见成核前体物(水、硫酸、氨气、一甲基胺、二甲基胺、三甲基胺)的成核作用;研究了水化作用及不同湿度条件对芳香酸与硫酸、氨气、二甲基胺成核的影响;探索了在氨气及有机胺催化作用下乙烯酮的水解为乙酸过程。研究内容包括以下三个部分。1、芳香酸与大气中几种重要成核前体物相互作用机理的理论研究芳香酸是大气中常见的有机酸,它们来源广泛,可以参与新粒子生成,从而对大气气溶胶产生影响。本论文利用密度泛函理论在PW91PW91/6-311++G(3df,3pd)水平下,研究了大气中几种典型的芳香酸与几种大气中几种常见成核前体物的相互作用。研究了苯甲酸(BA)、苯乙酸(PAA)、邻苯二甲酸(PA)、间苯二甲酸(mPA)及对苯二甲酸(PTA)和大气中几种常见成核前体物硫酸(SA)、水(H20)、氨气(NH3)、一甲基胺(MA)、二甲基胺(DMA)和三甲基胺(TMA)的相互作用。研究表明,苯甲酸/苯乙酸/间苯二甲酸/对苯二甲酸-硫酸形成的二聚体的吉布斯自由能最低,其次是苯甲酸/苯乙酸/间苯二甲酸/对苯二甲酸-二甲基胺二聚体。对于含有邻苯二甲酸的二元团簇,邻位的两个羧基形成了分子内氢键,促进了与氨气或有机胺的相互作用,阻碍了与硫酸的相互作用。当两个羧基处于对位或间位时,对于团簇的形成影响不大。对于给定的芳香酸,芳香酸-水二元团簇在所有二元团簇中浓度最高。同时,虽然芳香酸-硫酸/氨气/有机胺二元团簇的浓度相对较低,但由于吉布斯自由能相对较低,它们也有可能在二聚体形成过程中起重要作用。芳香酸的存在对硫酸的稳定性有显着影响,可以降低团簇的蒸发速率,但是单独存在芳香酸却不利于新粒子生成。2、水化作用对苯甲酸-硫酸/氨气/二甲基胺团簇成核过程的影响大气中水含量极为丰富,水化作用在成核中有不可忽视的作用。为了研究水化作用对苯甲酸硫酸/氨气/二甲基胺成核的影响,本论文采用密度泛函理论在PW91PW91/6-311++G(3df,3pd)水平下研究了 0-6个水分子对苯甲酸-硫酸/氨气/二甲胺成核的影响,同时研究了不同湿度对成核的影响及大气意义。结果表明,苯甲酸未水合而氨气被两个水分子水合时团簇的吉布斯自由能最低。苯甲酸与二甲基胺的相互作用类似于氨气与苯甲酸的相互作用。当有两个水分子存在时,团簇吉布斯自由能最低。水合作用对苯甲酸-氨气/二甲基胺团簇没有明显的促进作用。对于苯甲酸-硫酸水化团簇,当苯甲酸被六个水分子水合而硫酸未被水合时,团簇具有最低的吉布斯自由能。总的来看,水化程度增加可以促进苯甲酸与硫酸的相互作用。同时,水合物团簇的分布对湿度不敏感,干燥团簇在不同的相对湿度下都占绝大多数。在苯甲酸污染较严重的地区,苯甲酸-硫酸团簇的浓度可以达到与硫酸二聚体浓度相同甚至更高的数量级。3、氨气及有机胺催化乙烯酮水解为乙酸机理的理论研究氨气和有机胺不仅含量丰富,并且对很多大气反应都能起到促进的作用。本论文采用量子化学计算的方法,在M06-2X/6-31 1+G(3df,2p)//M06-2X/cc-pVTZ水平下研究了在氨气及有机胺催化下乙烯酮水解为乙酸的过程。研究表明,在大气条件下乙烯酮无论水解为乙酸还是烯-醇复合物都很难发生,因此可能存在催化剂降低反应势垒,促进反应的发生。结果表明加入催化剂(水、氨气、有机胺)后可以有效降低反应的势垒,使反应更容易发生。无论是生成乙酸还是烯-醇复合物,总的趋势是有机胺的催化效果比氨气的催化效果要好,并且随着更多的氢原子被甲基基团取代其催化效果增强。同时,随着催化作用的增强,乙烯酮的直接水解为乙酸的可能性不断增大,先水解为烯-醇复合物的可能性逐渐下降。在催化乙烯酮的水解和烯-醇复合物的互变异构化时,氨气或有机胺与水具有协同作用,同时存在可以进一步降低反应的势垒。
潘朔[9](2020)在《油页岩油母质分子结构及其热解反应过程的分子模拟》文中认为传统的热分析手段可以在宏观上给出油母质的热转化特性或规律,但仅仅通过热解曲线及相应产物来揭示热解机理和推断热解过程仍然十分困难。油母质分子模型的作用是将各种方法手段得到的解析数据有机关联起来,形成一种可用于判断和预测油母质化学反应性的理论。利用分子模拟技术对油页岩油母质分子结构进行研究并与其热解反应性进行关联,将大大加深对油页岩热转化过程中油母质大分子结构变化以及产物生成与分布的认识。因此,在分子层面上理解油页岩油母质热解过程,认清其分子结构在热转化过程中的演化机理,得到主要产物及中间产物的化学反应细节,对于深入揭示油页岩油母质分子结构与其反应性的关系是非常必要的。本文围绕国内吉林桦甸、辽宁抚顺、山东龙口、广东茂名、甘肃窑街油页岩,针对其各自不同的结构特征开展了油母质分子结构及其热解反应过程的分子模拟与实验研究工作。通过快速裂解气相色谱质谱、固体核磁共振波谱检测及傅立叶变换红外光谱检测等多种实验测试方法,详细开展了各地油母质样品的有机结构研究。基于检测谱图解析,完整地获得了油母质分子的碳骨架组成、杂原子种类和含量、热解产物组成和分布以及特征官能团种类等特征参数,定性和定量地分析了油母质微观结构特性。采用统计结构解析法,获得了油母质分子结构参数,进而开展了理论计算和分析研究工作,该研究工作为油母质分子结构模型的构建提供了准确、详实的实验数据和理论参数。基于“网格数目”的思想,采用能量评价、密度评价、化学键浓度评价等方法和理论,构建、优化和验证了不同成熟度的油母质分子结构模型。通过设计不同的油母质分子结构模型,合理有效地处理了同分异构现象对能量优化过程的干扰,率先提出了一套系统地构建油母质分子结构模型的方法。该方法可显着地提高分子建模的准确度。通过构建油母质多分子模型的能量与密度之间的变化关系,最终确定了油母质的三维分子结构模型,并对能量组成进行了分析,该关系可用于筛选合理的分子构型,并大大地降低了同分异构现象对建模时的干扰。结果表明,在能量优化过程中,不同成熟度的油母质分子模型均表现出不同程度的扭转和压缩。为满足能量降低过程的要求,各模型中的链状结构,尤其是脂链高度扭曲蜷缩将芳香结构包裹其中,而外接碳链在能量最小化过程中有形成环状结构的趋势。油母质分子中的链状结构有助于稳定分子的空间结构并向环状或芳香族结构进行转化。在油母质热解的初始阶段,首先需要吸收一定的能量使分子结构拆解、舒展成链状结构,随后才会进一步发生热解反应。基于上述油母质三维分子结构模型,结合量子化学、分子动力学、密度泛函理论等分子模拟方法,深入系统地开展了油母质分子结构的量子化学和分子动力学模拟研究,阐明了模型结构的成、断键规律,实现了产物分布的预测,由此揭示了其热解过程中的微观化学演化机理,并从电子角度探究了油母质分子结构的反应性。通过油母质分子结构模型的电子特性研究,获得了碳骨架和杂原子化合物的电子密度分布以及分子模型的前线轨道特性,进而预测了油母质的化学反应活性。基于Mayer键级分析,提出了油母质分子热分解机理模型,该模型可实现对油母质化学结构的热解断键行为快速、准确地预测。针对含硫化合物的热转化机理,系统地开展了硫化物迁移路径的模拟和实验研究。通过对含硫化合物反应路径进行设计,重点研究了油母质热解过程中化学键的断裂、脱氢和自由基反应等化学过程。基于构建的6个油母质分子结构模型,筛选出19个含硫化合物模型,设计了 34条化学反应路径。通过密度泛函理论和过渡态搜索理论,揭示和探究了不同类型硫化物在转化过程中反应物、中间体和相应产物之间的演化机制,提出并优化了各硫化物在热解过程中的反应路径,得到了实验手段无法获得的含硫化合物化学反应细节。
朱正诞[10](2020)在《卤键与碳苷合成机理的量子化学研究及抗病毒药物虚拟筛选》文中进行了进一步梳理随着计算机技术的发展,运用理论计算方法来解释或预测实验结果已成为一种普遍的方式,被广泛应用于多个领域。量子化学方法由于其合理描述分子的电子结构的能力而被用于分子间非共价相互作用和化学反应过渡态等体系的计算中。作为现代制药产业中先导化合物发现的重要手段之一,计算机辅助药物设计的策略也被普遍认为具有效率和成本的优势。本论文的工作主要包括两个部分,第一部分为运用量子化学计算方法探索药物设计和药物合成中的非共价相互作用体系,包括卤键作用本质(第2章)及碳苷端基选择性机理(第3章);第二部分为对柯萨奇病毒A10型(第4章)和寨卡(第5章)等流行病毒的蛋白进行虚拟筛选以寻找活性化合物。作为一种常见的非共价相互作用,存在于卤代配体与蛋白质残基之间的卤键对配体的生物活性和性质均可能产生影响。近年的相关研究及晶体结构数据库搜索结果表明,卤键作用或许能存在于全部9类带不同电荷的体系之间,带负电的卤键供体和带正电的卤键受体也可参与卤键复合物的形成。这些特殊体系使IUPAC推荐定义中所述的、卤键供体的亲电性和卤键受体的亲核性的概念变得难以理解。在论文第2章中,我们设计了 9类带不同电荷但结构高度可比的卤键体系,使用量子化学和波函数分析,在理论的层面上对卤键相互作用的本质进行探讨。计算结果表明,在溶剂介电环境下,全部9类不同带电的卤键均可稳定存在。对氯代、溴代、碘代分子所成的卤键,扣除“背景相互作用”贡献后的“净结合能”在溶剂环境中分别可达到约-1.2,-3.4和-8.3 kcal/mol。轨道和色散作用的数值在所有体系中均呈现吸引的作用,因此应当被认为是卤键作用的必要能量项;而从卤键受体到卤键供体的分子间单向电子转移在所有体系中均有存在,因此应当被认为是卤键的基本特征。这些结果表明,卤键供体“固有的”亲电性和卤键受体“固有的”亲核性不会受到分子带电状态的影响。卤键供体和卤键受体中的分子内电子重分布方向随体系不同而变化,但其趋势总是使相互作用的吸引更强、排斥更弱,使得形成的卤键更稳定。因此,卤键的轨道本质理论事实上成功地解释了带不同电荷的卤键作用体系的复杂表现;与此同时,静电作用的贡献对卤键的强度依然具有显着的影响。这些结论将帮助我们更好地理解IUPAC推荐的卤键定义,从而推动卤键在相关领域的应用与发展。非共价相互作用可能还会影响药物化学合成反应的产物选择性。在论文第3章中,我们应用量子化学方法探索了碳苷合成反应中产物端基选择性的机理与来源。碳苷在抗RNA病毒的药物研发等领域有着广泛的应用。合作课题组探索改进了碳苷的合成策略,以叔丁氧羧基(Boc)保护苷元中氨基的途径实现了反应的高效、高选择性;但实验发现,产物端基构型受糖内酯上保护基团的影响。我们通过密度泛函理论计算探索了反应的过渡态结构和自由能,并据过渡态结构和反应自由能垒推断了产物端基选择性的机理。结果表明,在半缩酮中间体的还原反应中,作为还原剂的三乙基硅烷与糖结构保护基上的芳环或甲氧基形成的阳离子-π或弱氢键等非共价相互作用的贡献,可能是稳定过渡态结构及决定反应产物端基构型的主要因素。这一发现或许会对相关的硅烷介导的碳苷合成反应机理探索和合成方法学开发提供新的思考角度。柯萨奇病毒A10型作为手足口病的重要病原体之一,尚缺少同时具有体内外活性的化合物。在论文第4章中,我们基于合作课题组用冷冻电镜解出的蛋白质结构,对柯萨奇病毒A10型的衣壳蛋白VP1展开了基于结构的虚拟筛选。在送测活性的258个分子中,发现了 4个具有良好活性的分子,其在VP1蛋白口袋中结合的关键残基与蛋白自有的“口袋因子”类似。其中,表现最好的ICA135在体外抑制活性测试中的IC50值为1.45 μM。在体内实验中,ICA135可有效优化患病小鼠的疗效指标并提高其存活率。进一步的分子对接和实验测试证明,除柯萨奇病毒A10型外,ICA135具有对人类肠道病毒的广谱抑制活性,同时对肠道病毒A71型、柯萨奇病毒A16型、肠道病毒D68型,柯萨奇病毒B3型及骨髓灰质炎病毒1型等多个肠道病毒具有抑制效果,其实测IC50值在0.566到9.68μM之间。寨卡疫情曾于2015年在世界范围内爆发,病毒的遗传致畸性及对神经和免疫系统的影响造成了极大的社会危害;但当时关于寨卡病毒的基础研究极为匮乏,尤其是缺少蛋白质结构和活性分子的报导。在论文第5章中,我们基于寨卡病毒NS5的氨基酸序列,对其蛋白质结构进行同源模建,并针对所内的化合物库进行虚拟筛选。在首批送样的120个分子中,发现了 5个具有良好的与剂量相关活性的分子。通过对其中的天然产物NSF104(原花青素)进行相似性搜索,我们发现了一批具有儿茶素母核结构的化合物;送测的15个分子中,有4个表现出良好的与剂量相关的活性,其中表现最好的NSF245的活性达到1.493 μM,强于当时新报导的活性化合物Epigallocatechin Gallate(EGCG,亦即NSF244)的两倍多(4.371 μM)。
二、羧基和羧基化合物氢键酸度的量子化学参数表示(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
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。
写法范例:
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。
(2)本文研究方法
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、羧基和羧基化合物氢键酸度的量子化学参数表示(论文提纲范文)
(1)生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 生物基化学品 |
1.2.1 生物基化学品的概念及发展前景 |
1.2.2 本文涉及的主要生物基化学品及其制备 |
1.3 分子模拟主要方法及工具 |
1.3.1 量子化学模拟 |
1.3.2 分子动力学模拟 |
1.3.3 动力学蒙特卡洛 |
1.4 生物基化学品关键催化过程机理解析研究进展 |
1.4.1 乳酸脱水制备丙烯酸 |
1.4.2 DMF转化制备PX |
1.5 本论文的研究内容和研究意义 |
1.5.1 本论文的研究内容 |
1.5.2 本论文的研究意义 |
第二章 羟基磷灰石晶面差异对乳酸吸附的影响探究 |
2.1 前言 |
2.2 计算方法及参数 |
2.3 实验材料和方法 |
2.3.1 实验药品及仪器 |
2.3.2 催化剂制备 |
2.3.3 催化剂表征 |
2.3.4 催化剂评价仪器 |
2.3.5 脱水产物的检测方法 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 乳酸分子构型选择 |
2.4.2 羟基磷灰石模型建立 |
2.4.3 羟基磷灰石表面电荷分析 |
2.4.4 乳酸在不同晶面的吸附 |
2.4.5 实验验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 WO_x/SiO_2体系催化DMF和乙烯制备PX机理探究 |
3.1 前言 |
3.2 计算方法及参数 |
3.2.1 模型催化剂的构建 |
3.2.2 周期性DFT计算 |
3.2.3 团簇模型的DFT计算 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 无定形SiO_2表面的构建 |
3.3.2 氧化钨催化位点的结构 |
3.3.3 Bader电荷分析 |
3.3.4 WO_X/SiO_2催化剂上DMF转化为PX的反应路径 |
3.3.5 WO_X/SiO_2催化剂在Diels-Alder加成步骤中与碱金属离子的比较 |
3.3.6 WO_X/SiO_2催化剂在DMF向PX转化中的催化作用探讨 |
3.3.7 不同金属团簇模型初探 |
3.4 本章小结 |
第四章 WO_X/SiO_2催化DMF和乙烯制备PX的KMC研究 |
4.1 前言 |
4.2 计算方法及参数 |
4.2.1 DFT计算 |
4.2.2 动力学蒙特卡洛模拟 |
4.3 实验材料和方法 |
4.3.1 实验药品 |
4.3.2 催化剂制备 |
4.3.3 催化剂表征 |
4.3.4 催化剂评价 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 水分子在催化位点的变化 |
4.4.2 反应路径及能垒 |
4.4.3 动力学蒙特卡洛模拟 |
4.4.4 实验验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 磷酸锡催化DMF或HDO与乙烯制备PX的机理探究 |
5.1 前言 |
5.2 计算方法及参数 |
5.3 实验材料和方法 |
5.3.1 实验药品 |
5.3.2 催化剂制备 |
5.3.3 催化剂表征 |
5.3.4 催化剂评价 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 催化剂模型构建 |
5.4.2 吸附能的计算 |
5.4.3 主反应的反应路径及能垒 |
5.4.4 DMF的水解 |
5.4.5 HDO衍生其他副反应 |
5.4.6 HDO催化制备PX的初步评价 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者攻读学位期间发表的学术论文及科研成果目录 |
导师简介 |
作者简介 |
北京化工大学博士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(2)组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 脱羧反应 |
1.2.1 脱羧反应的机理 |
1.2.1.1 热化学脱羧 |
1.2.1.2 光催化脱羧 |
1.2.1.3 酶催化脱羧 |
1.2.1.4 一些常见的有机酸脱羧反应 |
1.3 二硫键交换反应 |
1.3.1 二硫键的形成 |
1.3.1.1 硫醇/二硫键交换反应 |
1.3.1.2 氧化剂和氧化化学 |
1.3.2 酶催化硫醇氧化反应 |
1.3.2.1 蛋白异构化酶(PDI) |
1.3.2.2 含醌的酶 |
1.3.2.2.1 DsbB |
1.3.2.2.2 VKOR |
1.3.2.3 含黄素的酶 |
1.3.3 生物体系中的氧化折叠 |
1.3.3.1 细菌周质中的氧化折叠 |
1.3.3.2 内质网中的氧化折叠 |
1.4 本论文的研究内容和意义 |
第2章 理论基础及计算方法 |
2.1 引言 |
2.2 能量的计算 |
2.2.1 量子力学基础 |
2.2.1.1 绝热和Born-Oppenheimer近似 |
2.2.1.2 轨道概念的引入 |
2.2.1.3 Slater行列式以及分子轨道的计算 |
2.2.1.4 Hartree-Fock方程和基组 |
2.2.1.5 电子相关方法,密度泛函理论方法以及半经验方法 |
2.2.2 分子力场 |
2.2.2.1 键伸缩能 |
2.2.2.2 角度弯曲能 |
2.2.2.3 二面角扭转能 |
2.2.2.4 平面外扭转项和交叉项 |
2.2.2.5 非键相互作用能 |
2.2.2.5.1 静电相互作用能 |
2.2.2.5.2 范德华相互作用能 |
2.2.2.6 力场参数化 |
2.3 势能面和自由能面 |
2.3.1 能量最小化 |
2.3.2 过渡态和反应路径 |
2.3.3 分子动力学模拟 |
2.3.3.1 周期性边界条件 |
2.3.3.2 L-J势函数的截断 |
2.3.3.3 长程静电势的计算 |
2.4 自由能的计算 |
2.4.1 自由能差的计算 |
2.4.1.1 热力学微扰 |
2.4.1.2 热力学积分和“缓慢增长”法 |
2.4.1.3 平均力势和伞形抽样 |
2.4.2 组合QM/MM方法 |
2.4.3 过渡态理论和速率常数 |
2.4.4 Bell-Evans-Polanyi原理/Hammond假设/Marcus理论 |
第3章 双精度QM/MM模拟探究水溶液中脱羧反应自由能垒的溶剂诱导效应 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.2.1 双精度的QM/MM |
3.2.2 QM/MM相互作用能的验证 |
3.2.3 溶剂极化能的能量分解分析 |
3.3 计算细节 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 对脱羧反应的双精度能量矫正 |
3.4.2 通过双分子络合物的构建用以描述QM/MM相互作用能 |
3.4.3 脱羧反应的平均力势和自由能 |
3.4.4 自由能的线性关系以及相互作用能的分解。 |
3.4.5 径向分布函数 |
3.5 .本章小结 |
第4章 二甲基甲酰胺和水中的脱羧及其逆反应-二氧化碳的捕集过程自由能垒的内在机制 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法和计算细节 |
4.3 结果和讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 深入研究水溶液中的硫醇/二硫键交换反应 |
5.1 前言 |
5.2 计算方法和计算细节 |
5.2.1 气相的MEP |
5.2.2 分子间相互作用能 |
5.2.3 QM/MM势和自由能的计算 |
5.3 计算结果和讨论 |
5.3.1 气相MEP |
5.3.2 分子间相互作用能 |
5.3.3 平均力势的计算 |
5.3.4 三个硫和水中氢间的径向分布函数 |
5.4 本章小结 |
第6章 DsbB氧化DsbA的机理研究 |
6.1 前言 |
6.1.1 大肠杆菌中的氧化和异构化机理 |
6.1.2 DsbA和 DsbB的结构特点 |
6.1.3 DsbB-DsbA的氧化机制 |
6.2 计算方法和计算细节 |
6.2.1 模拟体系的搭建 |
6.2.2 分子动力学模拟参数 |
6.2.3 自由能的模拟 |
6.3 结果和讨论 |
6.3.1 快反应 |
6.3.2 慢反应 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
参考文献 |
作者简介 |
博士期间发表论文情况 |
致谢 |
(3)有机酸根插层类水滑石的设计、合成与阻燃性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 盐湖镁资源简介 |
1.1.1 中国镁资源概况 |
1.1.2 盐湖镁资源的开发 |
1.2 类水滑石 |
1.2.1 类水滑石的概念与结构 |
1.2.2 LDHs的性质 |
1.2.3 LDHs的合成方法 |
1.2.4 LDHs的应用 |
1.3 有机高分子阻燃 |
1.3.1 有机高分子概况 |
1.3.2 阻燃剂的分类 |
1.3.3 有机酸根插层镁-铝LDHs阻燃剂的研究意义 |
1.4 镁-铝LDHs层间有机酸根的选择 |
1.4.1 LDHs层间阴离子与有机高分子反应的可能性 |
1.4.2 本文有机酸根插层镁-铝LDHs类型 |
1.4.3 含不饱和键有机酸根插层LDHs |
1.4.4 含羟基有机酸根插层LDHs |
1.4.5 含磷有机酸根插层LDHs |
1.5 本文制备方法的选择 |
1.6 研究内容及研究意义 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究意义 |
第二章 有机酸根量子化学研究与LDHs插层结构预测 |
2.1 引言 |
2.2 量子化学计算方法 |
2.2.1 量子化学方法简介 |
2.2.2 本文计算方法 |
2.3 有机酸根的优化结构与反应性 |
2.3.1 有机酸根与乙烯、氢自由基的加成 |
2.3.2 有机酸根与异丙醇的相互作用 |
2.3.3 二苯基磷酸根与苯基次磷酸根的分解 |
2.4 有机酸根的尺度、静电势与插层结构 |
2.4.1 Mg-Al氢氧化物层板结构 |
2.4.2 各离子的维度与尺度 |
2.4.3 插层LDHs的插层结构 |
2.5 本章小结 |
第三章 不饱和有机酸根插层LDHs的合成与阻燃性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 主要试剂与仪器 |
3.2.2 实验方法 |
3.2.3 仪器测试方法 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 不同合成条件下CLDHs的 XRD分析 |
3.3.2 CLDHs2 的红外谱图、形貌分析及热稳定性 |
3.3.3 不同合成条件下FLDHs的 XRD分析 |
3.3.4 FLDHs2 的红外谱图、形貌分析及热稳定性 |
3.3.5 不同合成条件下SLDHs的 XRD分析 |
3.3.6 SLDHs2 的红外谱图、形貌分析及热稳定性 |
3.3.7 LDHs/PMMA复合材料的性质研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 羟基有机酸根插层LDHs的合成与阻燃性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 主要试剂与仪器 |
4.2.2 实验方法 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 不同合成条件下GLDHs的 XRD分析 |
4.3.2 GLDHs的碳元素分析、红外谱图、形貌及热稳定性 |
4.3.3 不同合成条件下LLDHs的 XRD分析 |
4.3.4 LLDHs2 的红外光谱、形貌分析及热稳定性 |
4.3.5 LDHs/EP复合材料的性质研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 含磷有机酸根插层LDHs的合成与阻燃性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 主要试剂与仪器 |
5.2.2 实验方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 不同合成条件下DLDHs的 XRD分析 |
5.3.2 DLDHs2 的红外光谱、形貌分析及热稳定性 |
5.3.3 PLDHs2的XRD分析 |
5.3.4 PLDHs2 的红外谱图、形貌分析与热稳定性 |
5.3.5 含磷有机酸根插层LDHs/EP复合材料的阻燃研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论、创新点与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)浓香型白酒年份酒的荧光特性及年份检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 浓香型白酒年份酒简介 |
1.2 酒精饮料及其主要微量成分检测分析技术的研究进展 |
1.2.1 酒精饮料中主要微量成分的检测分析技术 |
1.2.2 酒龄检测技术 |
1.2.3 时间分辨荧光光谱检测技术 |
1.3 本文的主要研究工作与创新点 |
1.3.1 主要研究工作 |
1.3.2 创新点 |
第二章 光谱基本原理、理论计算及相关实验仪器 |
2.1 荧光光谱基本原理 |
2.1.1 荧光产生机理 |
2.1.2 稳态荧光光谱 |
2.1.3 时间分辨荧光光谱 |
2.2 理论计算方法 |
2.2.1 半经验法 |
2.2.2 密度泛函理论 |
2.2.3 计算软件介绍 |
2.3 实验仪器 |
2.4 本章小结 |
第三章 浓香型白酒及其主要微量成分的荧光光谱特性 |
3.1 引言 |
3.2 实验样品与方法 |
3.3 三种品牌浓香型白酒及其主要微量成分的三维荧光光谱特性 |
3.3.1 三种品牌浓香型白酒的三维荧光光谱 |
3.3.2 浓香型白酒中主要微量成分的三维荧光光谱 |
3.4 同一品牌不同年份浓香型白酒的荧光光谱特性 |
3.5 浓香型白酒与其他香型白酒的荧光特性的对比 |
3.6 本章小结 |
第四章 白酒中乙酸的光谱特性与理论计算 |
4.1 引言 |
4.2 实验与计算方法 |
4.3 乙酸分子的荧光特性 |
4.4 乙酸分子在乙醇显式溶剂模型下的几何构型 |
4.4.1 初始构型搜索 |
4.4.2 几何参数 |
4.5 乙酸分子在乙醇显式溶剂模型下的能量参数 |
4.5.1 相互作用能 |
4.5.2 能量分解 |
4.6 拉曼光谱研究 |
4.6.1 拉曼光谱原理 |
4.6.2 理论计算光谱 |
4.6.3 实验测量光谱 |
4.7 本章小结 |
第五章 基于时间分辨荧光光谱的白酒香型分类与浓香型白酒的年份检测 |
5.1 引言 |
5.2 实验与数据处理方法 |
5.3 算法原理 |
5.3.1 主成分分析 |
5.3.2 交叉验证 |
5.4 白酒样品及其微量成分的稳态与时间分辨光谱 |
5.5 基于时间分辨荧光光谱的白酒香型分类 |
5.5.1 不同香型白酒的荧光寿命随生产年份的变化特性 |
5.5.2 基于主成分分析的白酒香型分类 |
5.6 基于时间分辨荧光光谱的浓香型白酒年份检测 |
5.6.1 浓香型白酒荧光寿命随贮存时间变化的机理 |
5.6.2 浓香型白酒年份酒的年份检测 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
附录2:项目来源 |
(5)基于高压均质环境中不同类型多酚化合物调控大米淀粉消化性能的分子机制探讨(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 淀粉的消化与营养功能 |
1.1.1 淀粉在人体内的消化与吸收 |
1.1.2 淀粉的消化性能与营养功能 |
1.2 淀粉的消化性能与多尺度结构的关系 |
1.2.1 淀粉的多尺度结构 |
1.2.2 淀粉多尺度结构对消化性能的影响 |
1.2.3 淀粉多尺度结构修饰对其消化性能的调控 |
1.3 多酚化合物的生理功能及其对淀粉消化性能的调控作用 |
1.3.1 多酚化合物的结构特征与生理功能 |
1.3.2 多酚化合物对淀粉消化性能的调控机理 |
1.4 利用高压均质技术调控淀粉多尺度结构及消化性能 |
1.4.1 高压均质技术 |
1.4.2 高压均质处理对淀粉多尺度结构影响的研究 |
1.4.3 高压均质处理对淀粉消化性能调控的研究 |
1.4.4 高压均质处理协同多酚化合物复合作用调控淀粉消化性能的研究 |
1.5 本论文的研究意义、研究目标和研究内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究目标 |
1.5.3 研究内容 |
第二章 高压均质处理协同黄酮(烷)类多酚化合物复合作用调控大米淀粉结构和消化性能 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与仪器设备 |
2.2.1 主要实验材料 |
2.2.2 主要实验仪器与设备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 高压均质制备大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物 |
2.3.2 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物表面短程有序结构的测试 |
2.3.3 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物螺旋结构的测试 |
2.3.4 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物结晶结构的测试 |
2.3.5 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物纳米聚集体结构及糊液亚微观结构的测试 |
2.3.6 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物消化性能的测试 |
2.3.7 数据分析 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物表面短程有序结构 |
2.4.2 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物的螺旋结构 |
2.4.3 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物的结晶结构 |
2.4.4 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物的纳米聚集体结构 |
2.4.5 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物糊液的亚微观结构 |
2.4.6 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物的消化性能 |
2.4.7 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类多酚复合物多尺度结构与消化性能的相关性分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 高压均质处理协同酚酸类多酚化合物复合作用调控大米淀粉结构和消化性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与仪器设备 |
3.2.1 主要实验材料 |
3.2.2 主要实验仪器与设备 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 高压均质制备大米淀粉-酚酸类多酚复合物 |
3.3.2 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物表面短程有序结构的测试 |
3.3.3 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物螺旋结构的测试 |
3.3.4 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物结晶结构的测试 |
3.3.5 高压均质处理大米淀粉-酚酸类多酚复合物聚集态结构及糊液亚微观结构的测试 |
3.3.6 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物消化性能的测试 |
3.3.7 数据分析 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物的表面短程有序结构 |
3.4.2 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物的螺旋结构 |
3.4.3 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物的结晶结构 |
3.4.4 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物的纳米聚集体结构 |
3.4.5 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物糊液的亚微观结构 |
3.4.6 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物的消化性能 |
3.4.7 高压均质大米淀粉-酚酸类多酚复合物多尺度结构与消化性能的相关性分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 高压均质处理协同芪类/木脂素类多酚化合物复合作用调控大米淀粉结构和消化性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与仪器设备 |
4.2.1 主要实验材料 |
4.2.2 主要实验仪器与设备 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 高压均质制备大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物 |
4.3.2 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物表面短程有序结构的测试 |
4.3.3 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物螺旋结构的测试 |
4.3.4 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物结晶结构的测试 |
4.3.5 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物纳米聚集体结构和糊液亚微观结构的测试 |
4.3.6 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物消化性能的测试 |
4.3.7 数据分析 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物的表面短程有序结构 |
4.4.2 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物的螺旋结构 |
4.4.3 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物的结晶结构 |
4.4.4 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物的纳米聚集体结构 |
4.4.5 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物糊液的亚微观结构 |
4.4.6 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物的消化性能 |
4.4.7 高压均质大米淀粉-芪类/木脂素类多酚复合物多尺度结构与消化性能的相关性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的营养功能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料与仪器设备 |
5.2.1 主要实验材料 |
5.2.2 主要实验仪器与设备 |
5.3 实验方法 |
5.3.1 高压均质制备大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物 |
5.3.2 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的消化动力学测定 |
5.3.3 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物抑制α-淀粉酶活力能力的测定 |
5.3.4 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物葡萄糖透析延迟指数(GDRI)的测定 |
5.3.5 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物胆酸钠吸附能力的测定 |
5.3.6 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物清除·OH自由基能力的测定 |
5.3.7 数据分析 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的消化动力学分析 |
5.4.2 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的抑制α-淀粉酶活力能力分析 |
5.4.3 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物葡萄糖透析延迟指数(GDRI)的分析 |
5.4.4 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物胆酸钠吸附能力的分析 |
5.4.5 高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物清除·OH自由基能力的分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 高压均质处理协同多酚化合物复合作用调控大米淀粉结构和消化性能的分子机制探讨 |
6.1 引言 |
6.2 淀粉-多酚复合物的密度泛函理论计算方法 |
6.2.1 密度泛函方法(DFT) |
6.2.2 分子表面静电势(ESP)分析 |
6.2.3 约化密度梯度(RDG)分析 |
6.2.4 拓扑理论(AIM) |
6.2.5 本章采用的计算方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 淀粉-多酚复合物体系中分子间的相互作用 |
6.3.2 高压均质环境中不同类型多酚化合物调控大米淀粉消化性能的分子机制探讨 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
一、结论 |
二、创新之处 |
三、展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(6)霍林河褐煤分子模型构建及其热解反应分子动力学模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 煤分子结构模型研究现状 |
1.3 煤的热解研究 |
1.3.1 煤的热解过程 |
1.3.2 煤热解反应机理 |
1.4 分子模拟理论基础 |
1.4.1 量子化学方法及应用 |
1.4.2 经典分子动力学方法及应用 |
1.4.3 Reax FF反应分子动力学方法及应用 |
1.5 课题研究内容 |
第2章 霍林河褐煤有机结构特性的实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 样品制备 |
2.3 分析测试方法 |
2.3.1 热重分析 |
2.3.2 X射线光电子能谱 |
2.3.3 傅立叶变换红外光谱 |
2.3.4 固态碳核磁共振波谱 |
2.4 实验结果与分析 |
2.4.1 热分解性能 |
2.4.2 氧、氮、硫赋存形态 |
2.4.3 主要化学官能团 |
2.4.4 碳骨架结构 |
2.4.5 FTIR 法与~(13)C NMR 法对比分析结构参数 |
2.5 本章小结 |
第3章 霍林河褐煤分子模型构建 |
3.1 引言 |
3.2 分子模型的构建及修正 |
3.2.1 分子模型的构建 |
3.2.2 共价键浓度方法修正分子模型 |
3.3 分子模型优化 |
3.3.1 分子力学和分子动力学模拟方法 |
3.3.2 分子模型的能量分析 |
3.4 分子模型评价 |
3.4.1 物理密度评价 |
3.4.2 径向分布函数评价 |
3.5 分子结构反应性研究 |
3.5.1 量子化学模拟方法 |
3.5.2 键长和键级分析 |
3.5.3 Mulliken电荷布局分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 霍林河褐煤等温热解反应分子动力学研究 |
4.1 引言 |
4.2 ReaxFF-MD等温热解模拟方法 |
4.3 等温热解模拟产物分析 |
4.3.1 热解产物分布特性 |
4.3.2 温度对半焦产量的影响 |
4.3.3 温度对焦油产量的影响 |
4.3.4 温度对典型热解气产量的影响 |
4.3.5 温度对体系势能的影响 |
4.4 主要元素迁移机制 |
4.5 等温热解反应机制 |
4.6 ReaxFF-MD等温热解模拟实验验证 |
4.6.1 实验方法 |
4.6.2 等温热解实验结果 |
4.6.3 ReaxFF-MD模拟与实验结果对比分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 霍林河褐煤非等温热解反应分子动力学研究 |
5.1 引言 |
5.2 ReaxFF-MD模拟的实验验证 |
5.2.1 ReaxFF-MD非等温热解模拟方法 |
5.2.2 实验方法 |
5.2.3 ReaxFF-MD模拟结果及实验验证 |
5.3 非等温热解模拟产物分析 |
5.3.1 热解产物分布特性 |
5.3.2 升温速率对半焦芳香结构的影响 |
5.3.3 升温速率对热解气产量的影响 |
5.3.4 升温速率对焦油产量的影响 |
5.3.5 升温速率对体系势能的影响 |
5.4 非等温热解反应机制 |
5.5 低升温速率热解过程 |
5.5.1 热解过程第一阶段 |
5.5.2 热解过程第二阶段 |
5.5.3 热解过程第三阶段 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(7)胜利褐煤萃余物氧化特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 褐煤资源概述 |
1.3 褐煤的性质特点 |
1.4 褐煤结构模型 |
1.5 煤的溶剂萃取 |
1.6 褐煤的温和氧化 |
1.7 构建煤结构模型的方法 |
1.8 论文的研究内容 |
2 实验部分 |
2.1 实验样品 |
2.2 试剂 |
2.3 仪器与设备 |
2.4 实验样品的处理方法 |
2.5 样品表征手段 |
3 胜利褐煤的分级萃取及萃余煤结构性能表征 |
3.1 溶剂分级萃取率分析 |
3.2 萃取物的分析 |
3.3 萃余煤的TG-GC/MS分析 |
3.4 本章小结 |
4 不同氧化剂氧化萃余煤的氧化产物分析 |
4.1 氧化产率分析 |
4.2 不同氧化产物的GC/MS分析 |
4.3 本章小结 |
5 不同氧化剂氧化萃余煤的氧化残煤解析 |
5.1 不同氧化残煤的红外光谱分析 |
5.2 不同氧化残煤的TG-FTIR-GC/MS分析 |
5.3 不同氧化残煤的酸性含氧官能团测定 |
5.4 不同氧化残煤的复吸性能分析 |
5.5 本章小结 |
6 萃余煤平均分子结构模型的构建 |
6.1 分子结构模型的构建的依据 |
6.2 萃余煤模型的构建 |
6.3 本章小结 |
7 结论 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)典型芳香酸和有机胺类化合物参与的气溶胶成核和水解反应机理的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 气溶胶成核研究背景 |
1.1.1 气溶胶成核简介 |
1.1.2 气溶胶成核理论 |
1.1.3 气溶胶成核研究手段 |
1.1.4 芳香酸参与的成核 |
1.1.5 水化作用对成核的影响 |
1.2 氨气及有机胺在大气中的作用 |
1.2.1 大气中的氨气及有机胺 |
1.2.2 氨气及有机胺参与大气气溶胶成核 |
1.2.3 氨气及有机胺参与的大气自由基反应 |
1.2.4 氨气及有机胺催化的典型大气反应 |
1.3 本论文的主要研究内容 |
第二章 基本理论和计算方法 |
2.1 密度泛函理论 |
2.2 过渡态理论和隧道效应矫正 |
2.3 团簇构型优化 |
2.4 ACDC模拟 |
第三章 芳香酸与硫酸、氨气、有机胺等大气成核前体物成核的理论研究 |
3.1 芳香酸与大气中几种重要成核前体物成核的理论研究 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 计算方法 |
3.1.3 构型分析 |
3.1.4 能量分析 |
3.1.5 频率分析 |
3.1.6 拓扑分析 |
3.1.7 大气意义 |
3.1.8 ACDC模拟 |
3.1.9 小结 |
3.2 水化作用对苯甲酸-硫酸/氨气/二甲胺团簇成核作用的影响 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 计算方法 |
3.2.3 构型和拓扑分析 |
3.2.4 能量分析 |
3.2.5 不同湿度条件下水化团簇分布 |
3.2.6 大气意义 |
3.2.7 小结 |
3.3 本章小结 |
第四章 氨气及有机胺催化乙烯酮水解为乙酸的机理研究 |
4.1 氨气催化乙烯酮水解的理论研究 |
4.1.1 引言 |
4.1.2 计算方法 |
4.1.3 无催化剂时乙烯酮的水解 |
4.1.4 水分子作为催化剂时乙烯酮的水解 |
4.1.5 氨气分子作为催化剂时乙烯酮的水解 |
4.1.6 速率常数计算 |
4.1.7 小结 |
4.2 有机胺催化乙烯酮水解的理论研究 |
4.2.1 引言 |
4.2.2 计算方法 |
4.2.3 一甲基胺分子作为催化剂时乙烯酮的水解 |
4.2.4 二甲基胺分子作为催化剂时乙烯酮的水解 |
4.2.5 速率常数计算 |
4.2.6 小结 |
4.3 本章小结 |
第五章 创新之处与工作展望 |
5.1 创新之处 |
5.2 工作展望 |
附录 |
参考文献 |
致谢 |
发表论文及获奖情况 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(9)油页岩油母质分子结构及其热解反应过程的分子模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.1.1 能源现状 |
1.1.2 油页岩资源 |
1.1.3 油页岩利用现状 |
1.2 研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 油母质的理化结构特性 |
1.3.2 油母质热解机理的动力学研究 |
1.3.3 油母质分子结构的研究 |
1.3.4 油母质分子结构搭建的实验手段 |
1.3.5 油母质分子模型和实验分析研究 |
1.3.6 油母质热解反应过程中的分子模拟研究 |
1.4 本文的主要研究内容和技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 实验方法与分子模拟理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 样品的选取与制备 |
2.2.1 油页岩原矿制备与燃料特性 |
2.2.2 油母质样品制备 |
2.2.3 热解油样品制备 |
2.3 实验方法与仪器 |
2.3.1 快速裂解气相色谱质谱检测 |
2.3.2 固体核磁共振波谱检测 |
2.3.3 傅立叶变换红外光谱检测 |
2.3.4 X射线衍射检测 |
2.3.5 X射线光电子能谱检测 |
2.3.6 气相色谱-氢火焰离子检测 |
2.3.7 气相色谱-硫化学发光检测 |
2.4 分子模拟的基本理论与方法选取 |
2.4.1 量子化学模拟 |
2.4.2 分子动力学模拟 |
2.4.3 蒙特卡洛模拟 |
2.5 本章小结 |
第3章 油母质分子结构特性的实验与理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 油母质热解的产物分布与特征分析 |
3.2.1 碳氢化合物分布特征 |
3.2.2 正构烷烃特征参数 |
3.2.3 环烃和芳烃族化合物分布特征 |
3.3 油母质碳分子骨架 |
3.3.1 碳骨架结构分析 |
3.3.2 有机碳结构参数的计算与分析 |
3.4 特征官能团分析 |
3.5 氧、氮、硫赋存形态分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 油母质分子结构模型的搭建与理论研究 |
4.1 引言 |
4.2 油母质分子结构的搭建 |
4.2.1 分子模型搭建流程 |
4.2.2 分子模型的网格设计 |
4.3 油母质分子结构的优化 |
4.3.1 计算方法与模拟细节 |
4.3.2 模拟结果与分析 |
4.4 分子结构模型的验证与评价 |
4.4.1 能量分析与评价 |
4.4.2 密度评价 |
4.4.3 化学键浓度计算与评价 |
4.5 本章小结 |
第5章 油母质化学结构与热解演化机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算方法与模拟细节 |
5.3 油母质分子结构特性 |
5.3.1 化学键键长分布 |
5.3.2 径向分布函数分析 |
5.4 油母质分子电子特性 |
5.4.1 布居数分析 |
5.4.2 碳骨架电子密度分布 |
5.4.3 杂原子电子密度分布 |
5.4.4 分子轨道特性分析 |
5.5 油母质热解演化机理 |
5.5.1 Mayer键级分析 |
5.5.2 分子结构模型的热解预测 |
5.6 油母质分子结构和空间特性 |
5.6.1 计算方法和细节 |
5.6.2 油母质微观物理模型 |
5.6.3 油母质分子的空间特性 |
5.7 本章小结 |
第6章 含硫模型结构在热解过程中的反应机理研究 |
6.1 引言 |
6.2 GC-FID/SCD实验分析 |
6.3 含硫模型选取 |
6.4 计算方法与模拟细节 |
6.5 含硫化合物的热解机理 |
6.5.1 硫醇化合物的热解反应路径 |
6.5.2 噻吩化合物的热解反应路径 |
6.5.3 硫醚和亚砜化合物的热解反应机理 |
6.6 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(10)卤键与碳苷合成机理的量子化学研究及抗病毒药物虚拟筛选(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 量子化学与密度泛函方法概述 |
1.1.1 薛定谔方程及基本近似方法 |
1.1.2 密度泛函理论 |
1.1.3 小结 |
1.2 卤键本质及理论描述方法 |
1.2.1 卤键本质的研究 |
1.2.2 卤键的量子化学描述 |
1.2.3 卤键的分子力学描述 |
1.2.4 卤键相关打分函数及虚拟筛选 |
1.2.5 小结 |
1.3 药物分子的虚拟筛选 |
1.4 论文总体安排 |
第2章 带不同电荷的卤键作用本质的理论研究 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 模型体系选择 |
2.2.2 几何结构优化 |
2.2.3 相互作用能计算 |
2.2.4 能量分解 |
2.2.5 QTAIM分析 |
2.2.6 NCI分析 |
2.2.7 卤原子表面静电势分布 |
2.2.8 其他分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 九类带不同电荷卤键体系的相互作用能 |
2.3.2 背景静电作用移除与卤键净结合能 |
2.3.3 能量分解及必要能量项 |
2.3.4 分子间电子转移 |
2.3.5 分子内电荷重分布 |
2.4 小结 |
第3章 碳苷合成反应中端基选择性机理的研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.4 小结 |
第4章 柯萨奇病毒A10型衣壳蛋白的虚拟筛选 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 蛋白质构象选取 |
4.2.2 虚拟筛选流程 |
4.2.3 针对不同肠道病毒的分子对接 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 虚拟筛选与活性测试结果 |
4.3.2 ICA135的体内外抑制活性测试结果 |
4.3.3 ICA135对多个肠道病毒的分子对接与活性测试 |
4.4 小结 |
第5章 寨卡病毒蛋白的虚拟筛选 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 同源模建 |
5.2.2 虚拟筛选流程 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 同源模建结果 |
5.3.2 序列比对与口袋选择 |
5.3.3 筛选结果及相似性检索和活性测试 |
5.4 小结 |
第6章 全文总结与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、羧基和羧基化合物氢键酸度的量子化学参数表示(论文参考文献)
- [1]生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究[D]. 崔子恒. 北京化工大学, 2021(02)
- [2]组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用[D]. 周少渊. 吉林大学, 2021(01)
- [3]有机酸根插层类水滑石的设计、合成与阻燃性能研究[D]. 张禹泽. 中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所), 2021(01)
- [4]浓香型白酒年份酒的荧光特性及年份检测研究[D]. 张也. 江南大学, 2021(01)
- [5]基于高压均质环境中不同类型多酚化合物调控大米淀粉消化性能的分子机制探讨[D]. 何海. 华南理工大学, 2020
- [6]霍林河褐煤分子模型构建及其热解反应分子动力学模拟[D]. 徐芳. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]胜利褐煤萃余物氧化特性研究[D]. 曹玉. 中国矿业大学, 2020(03)
- [8]典型芳香酸和有机胺类化合物参与的气溶胶成核和水解反应机理的理论研究[D]. 王鹤潼. 山东大学, 2020(10)
- [9]油页岩油母质分子结构及其热解反应过程的分子模拟[D]. 潘朔. 东北电力大学, 2020(01)
- [10]卤键与碳苷合成机理的量子化学研究及抗病毒药物虚拟筛选[D]. 朱正诞. 中国科学院大学(中国科学院上海药物研究所), 2020(07)