纤维素热解形成左旋葡聚糖机理的理论研究

采用密度泛函理论UB3LYP/6-31G(d)方法,对模型化合物纤维二糖热解反应机理进行了量子化学理论计算研究。设计了三种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了不同温度下热解反应的标准热力学和动力学参数。计算结果表明,糖苷键均裂而形成两个自由基中间体IM1a和IM1b,吸收热量为321.26 kJ/mol,中间体IM1a经过渡态TS1a进一步形成左旋葡聚糖P1,反应势垒为202.72 kJ/mol;与分步反应相比,纤维二糖经过渡态TS2协同反应直接形成左旋葡聚糖P1和吡喃葡萄糖P2的反应势垒低于分步反应的总势垒,其反应势垒为377.54 kJ/mol;H+的加入有利于糖苷键的断裂,断裂形成的中间体IM3很难进一步反应形成左旋葡聚糖。