《非共價相互作用誘導的碳水化合物的全降解與結構變遷》是依託中國科學技術大學，由宋樂新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非共價相互作用誘導的碳水化合物的全降解與結構變遷
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋樂新
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
非共價相互作用的形成和表現是超分子化學的重要內容, 最近，在以環糊精(CD)作為主體考察分子間非共價相互作用的過程中，我們發現了兩個非常有趣的現象：首先, 依賴特定組合構築的多組分聚集體，可極大地促進CD的熱降解, 某些組合甚至能夠實現在較低溫度下的全降解；其次, 在少量特定無機鹽的誘導下，CD的熱降解機制發生了根本性地轉變，糖結構能轉化為芳香結構比如系列卓鎓離子等. 這些發現促使我們嘗試更深入地探討這類非共價相互作用中非糖組份所起到的深層次作用機制, 並希望拓展它們以套用於廣大的碳水化合物. 通過研究糖結構因非共價相互作用所誘導的構型轉化和熱降解，一方面可實現從大量的碳水廢棄物中提取珍貴的化工原料，另一方面，可實現在較低溫度下使這些碳水廢棄物達到充分熱降解. 我們相信這項工作不僅對豐富和發展超分子化學有重要的理論意義，而且在工業套用和生活垃圾處理方面將有不可估量的套用前景.
結題摘要
目前該項目已順利完成. 首先, 依賴特定組合構築的多組分聚集體, 可極大地促進β-CD 的熱降解, 某些組合甚至能夠實現在較低溫度下的全降解, 例如: 不同無機鹽LiCl, NaCl, CaCl2, CuCl2,Na2CO3, Na3PO4等可使β-CD的降解溫度有較大的提升; 金屬納米離子Fe也可促進普通聚合物PEG, PPG, PTFE等提前降解直至部分可達到全降解; 更為有趣的是, FeCl3能誘導β-CD甚至是澱粉, 纖維素這樣的高分子量碳水化合物實現低溫提前(373K)碳化和高溫全降解. 其次, 在少量特定無機鹽的誘導下, CD 的熱降解機制發生了根本性地轉變, 糖結構能轉化為芳香結構比如系列卓鎓離子等, 且這一重要發現已被套用於普通聚合物的研究過程中. 例如, 一組相對豐度較高的卓翁離子和羥基卓鎓離子, m/z 39.023 (C3H3+, 27.35%), 65.039 (C5H5+, 7.02%), 91.053 (C7H7+, 18.58%) 和C3H3O+ (55.018), C4H4O+ (68.027), C5H5O+ (81.034), C7H7O+ (107.047)被發現在無機鹽和β-CD的加合物降解過程中; 兩個稀罕的分子離子 CO22+ 和 O4+ 同時出現在六氰根和鐵酸鉀與β-CD加合物的降解過程中, 我們提出了一個亞穩態離子(C2H4O3+)的用來解釋了稀罕離子碎片的出現; 在Fe納米粒子對普通聚合物的熱降解過程中發現了很多有趣的現象, 比如C4H8O2+ 的相對豐度從62.5 到 100% 和 C4H9O2+ 從 100 到54.3%, 一些大的碎片比如C6H13O3+ 和C8H17O4+在高溫時候的消失,這類結構變遷說明Fe納米離子能改性聚合物的裂解模式. 這些發現促使我們更深入地探討這類非共價相互作用(分子-離子和分子-原子)所起到的深層次作用機制, 並拓展它們以套用於廣大的碳水化合物和聚合物的構型轉化和熱降解. 實現從大量的碳水廢棄物中提取珍貴的化工原料和在較低溫度下使這些碳水廢棄物達到充分熱降解. 已發表標註該基金資助的SCI收錄論文總計27篇, 其中影響因子大於3的有18篇(見附屬檔案). 已培養博士生1人, 碩士生9人, 其中多位同學獲得不同類型獎學金或榮獲優秀畢業生稱號.
