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基于氯化胆碱的低共熔溶剂在室温下对纤维素预处理的见解:原子研究
Cellulose ( IF 4.9 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1007/s10570-022-04671-x
Joel A. Sánchez-Badillo , Marco Gallo , José G. Rutiaga-Quiñones , Jorge Garza , Pablo López-Albarrán

描述了通过四种低共熔溶剂 (DES)预处理或破坏纤维素 I \(\beta \)微晶:氯化胆碱乙二醇、氯化胆碱草酸、氯化胆碱尿素和氯化胆碱乙酰丙酸从分子动力学和从头算(NCI-AIM)研究中观察到的原子相互作用。考虑到 Kamlet-Taft ( αβ之间的似是而非的相关性,研究了纤维素 I \(\beta \)破坏) 溶剂参数,以及一系列热力学、结构和能量特性。结果发现,Kamlet-Taft 参数与 DES 的热力学性质以及它们在添加纤维素微晶后的变化相关。结构分析表明,溶剂分子内的相互作用越弱,纤维素中的羟基与氯阴离子和氢键供体的相互作用越强。进一步的分析表明溶剂中氢键供体中的\(R-CO-R\)部分与纤维素的相互作用最好。纤维素微晶内的氢键占据,证明主要的\(O6-H6\cdots O2/O3\)\(O2-H2\cdots O6\)位于溶质边缘的葡聚糖中的链间氢键在所有溶剂中都被弱的\(O6-H6\cdots O4\)氢键所取代。这种效应与纤维素之间的\({O/Cl}_{DES}\cdots H-donor\)\({O}_{DES}-{H}_{DES}\cdots acceptor\) HBs 有关和 DES 分子,并通过 DFT 计算获得的非共价相互作用证实了这一点。当单独考虑时,Kamlet-Taft β 或 α 参数没有完全描述纤维素微晶的能量相互作用和原子破坏程度。令人惊讶的是,通过使用净碱度 ( \(\beta -\alpha \)) 定义这种相关性得到了改进,这表明必须同时考虑这两个参数,以开发用于纤维素预处理过程的新的、绿色的和可持续的溶剂。

图形摘要





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更新日期:2022-06-17
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