β葡萄糖分子开环的计算研究:卤素轰击（英文）

生物质能源的主要来源纤维素,在工业上极易水解得到β葡萄糖。β葡萄糖是环状分子,很稳定,难以利用。卤素离子是低温等离子体技术中广泛使用的离子源,同时也是电负性很强且易与有机分子结合导致开环的元素。基于第一性原理分子动力学,我们采用卤素轰击β葡萄糖分子,导致开环形成链醇。在研究了各种初始反应构型后,我们发现开环过程中β葡萄糖和卤素之间发生了明显的电荷转移。结合电荷布局分析卤素的阴离子效应和水溶液效应发现β葡萄糖和卤素之间的电荷转移是开环反应发生的主要原因,而且电荷转移依赖于反应的条件。通过比较不同反应条件下的反应速率、产物寿命、所需能量以及产物燃烧热,我们发现溴离子在氧原子上方轰击β葡萄糖的成本最低,最利于实际的应用。对反应产物进一步加氢脱氧,将会得到液态的烷烃燃料。