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摘 要

天然高分子材料运用于生活中的很多方面，壳聚糖( chitosan)就是其中典型的一种。壳聚糖在生物学特性方面有优秀的表现，大范围地应用于各个领域，尤其是生物医学方面。只不过，因为壳聚糖分子内和分子间氢键作用十分猛烈，可以用来做壳聚糖溶解处理的溶剂十分有限，这在很大程度上限制了壳二糖的研究和应用。因此，利用表面活性离子液体溶解壳聚糖，探索其可能性。

本项目以1-甲基咪唑、氯乙酸酯、十二烷基磺酸钠、二辛基琥珀磺酸钠等为原料，合成系列含磺酸根阴离子表面活性离子液体MESS。壳二糖是壳聚糖的最小二聚体。以壳二糖对象，采用高斯软件优化EtmimCl，[C₁₂H₂₅SO₃]Na，[C₂₀H₃₇SO₇]Na，Etmim[C₁₂H₂₅SO₃]，Etmim[C₂₀H₃₇SO₇]，壳二糖，壳二糖-Etmim[C₁₂H₂₅SO₃]和壳二糖-Etmim[C₂₀H₃₇SO₇]体系，获得各自的稳定构型。分析壳二糖与磺酸根阴离子表面活性离子液体MESS的相互作用，阐明表面活性离子液体MESS与壳聚糖的分子作用机理。

在对优化后的构型进行频率，能量和氢键类型等分析后，发现壳二糖-表面活性离子液体MESS体系中存在氢键。Etmim[C₁₂H₂₅SO₃]与壳二糖相互作用时主要生成C-H---O、O-H---O、N-H----O这三种类型，其中C-H---O类型的氢键最多，作用最明显的氢键键长是1.65Å。Etmim[C₂₀H₃₇SO₇]与壳二糖相互作用时主要生成C-H---O、O-H---O、S-H---O这三种类型，其中S-H---O类型的氢键最多，作用最明显的氢键键长是1.78Å。结果表明壳二糖与表面活性离子液体MESS存在强烈的分子间作用力。

关键词：高斯软件优化 壳二糖 高斯软件优化 分子模拟

Molecular Mechanism of Chitosan-Surface Active Ionic Liquid MESS

Abstract

Chitosan is a naturally-occurring natural polymer material in the natural world.Chitosan has many excellent biological characteristics and is widely used in biomedicine and other fields.However,due to its strong intramolecular and intermolecular hydrogen bonding,the limited solvents that can be used for chitosan dissolution processing limit its study and apply to some extent.Therefore,the surface active ionic liquid was used to dissolve chitosan in this issue,and its possibility was explored.

In this project, 1-methylimidazole, chloroacetate, sodium dodecylsulfate, and dioctylsulfosuccinate sodium were used as raw materials to synthesize series of surface active ionic liquid MESS containing sulfonate anion. Chitobiose is the smallest dimer of chitosan. For chitoses, Gomz software was used to optimize EtmimCl,[C₁₂H₂₅SO₃]Na,[C₂₀H₃₇SO₇]Na,Etmim[C₁₂H₂₅SO₃],Etmim[C₂₀H₃₇SO₇],Chitobiose,Chitobiose-Etmim[C₁₂H₂₅SO₃]andChitobiose-Etmim[C₂₀H₃₇SO₇]system obtains its own stable configuration. The interaction between chitosan and sulfonate anion surface-active ionic liquid MESS was analyzed to clarify the molecular mechanism of interaction between surface-active ionic liquid MESS and chitosan.

After analyzing the optimized configuration for frequency, energy,and hydrogen bond type,it was found that hydrogen bonds existed in the chitosan-surface active ionic liquid MESS system.When Etmim[C₁₂H₂₅SO₃] interacts with chitoses, they mainly produceC-H---O,O-H---O,N-H----O,among which C-H---O type The hydrogen ligament is the most,and the most obvious hydrogen bond length is 1.65 Å.When Etmim[C₂₀H₃₇SO₇] interacts with chitobiose,it mainly produces C-H---O,O-H---O,S-H---O,among which S-H---O type has the most hydrogen bonds and the most obvious effect is.The hydrogen bond length is 1.78 Å.The results show that there is a intense intermolecular force among the chitosan and the surface active ionic liquid MESS.

Key Words:Gaussian software optimization;Chitobiose;Surface active ionic liquid;Molecular simulation

目录

第一章 文献综述 1

1.1选题背景 1

1.2 离子液体 1

1.2.1离子液体概念及优点 1

1.2.2离子液体的分类 2

1.2.3离子液体的合成方法 2

1.3 壳聚糖 2

1.3.1壳聚糖的来源及化学结构 3

1.3.2壳聚糖的性质及应用 3

1.3.3壳聚糖在咪唑类离子液体中溶解的研究发展历程 3

1.4表面活性离子液体 4

1.4.1表面活性离子液体的种类 4

1.4.2表面活性离子液体的合成 4

1.4.3表面活性离子液体在纳米材料制备中的应用 4

1.4.4生物大分子之间的相互作用 4

1.5 实验方法 5

1.5.1分子模拟方法概述 5

1.5.2分子模拟在化工中的应用 5

1.5.4离子液体的分子模拟 6

1.6本论文思路 6

第二章 表面活性离子液体MESS的构型优化 7

2.1 引言 7

2.2 研究方法 7

2.3 咪唑类离子液体的构型优化 7

2.3.1咪唑阳离子、磺酸根阴离子构型的优化 7

2.3.2表面活性离子液体构型的优化 9

2.3.3 振动模态分析与构型能量分析 12

2.3.4 总能量分布 13

2.4 本章小结 13

第三章 壳二糖与表面活性离子液体MESS的相互作用 14

3.1 引言 14

3.2 研究方法 14

3.3 壳二糖和表面活性离子液体MESS的相互作用 14

3.3.1 壳二糖构型优化 14

3.3.2 壳二糖与表面活性离子液体MESS的相互作用 15

3.3.3 振动模态分析与稳态能量大小 19

3.3.4能量分布图 19

3.4 本章小结 20

第四章 结论和展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

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