碱/脲水溶液体系中纤维素包合物构型及纤维素与溶剂分子间相互作用力的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了纤维素分子在碱/脲水溶液体系中形成的包合物结构,研究了纤维素包合物的空间构型、氢键网格结构、纤维素分子与溶剂分子的相互作用以及碱金属阳离子对包合物稳定性的影响.在纤维素包合物结构中,碱金属阳离子和OH-主要吸附在纤维素分子链羟基的附近,与纤维素上的羟基氧直接接触形成稳定的吸附构型;尿素分子更倾向于在纤维素糖环面结构上聚集,可以与纤维素上的羟基氧和醚键氧相互作用形成氢键.通过对纤维素与溶剂分子间非键相互作用的研究发现,在纤维素羟基附近,羟基与金属阳离子之间的相互作用能最大,其次为与尿素分子、氢氧根离子的相互作用,最小的为与水分子的相互作用;在纤维素糖环面结构上,Na^+、OH^-、尿素、水与纤维素醚键氧的相互作用远小于与纤维素羟基的相互作用,纤维素上的醚键氧与尿素分子相互作用能最大.比较KOH/尿素和NaOH/尿素2种溶剂体系中碱金属阳离子与纤维素羟基形成的吸附构型的结合能,发现Na^+对纤维素分子内和分子间的氢键具有更强的破坏作用,NaOH/尿素溶剂体系中的分子与纤维素分子形成的包合物构型更稳定.