[文献14] 褐煤基黄腐酸的制备及结构表征 二维码
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大家好！我是制药卓越221班（大一）的王佳莉，今天为大家分享一篇2022年发表在Journal of Molecular Structure（三区，IF=3.841）上的文章，题目为《褐煤基黄腐酸的制备及结构表征》，通讯作者单位为中国矿业大学。 【背景】黄腐酸（FA）是一种分子量低、官能团多、水溶性好、生物活性高的腐植酸组分，其广泛应用于生态修复、污水处理、现代农业、生物医药等领域。FA作为一种金属离子吸附剂，能有效地处理废水中对环境有害的金属离子。FA可增强植物对养分的吸收，提高肥料利用率，提高籽粒品质。在医疗中，FA具有降低血糖含量、提高免疫、抵抗肿瘤形成、促进止血、抗炎症等作用。 此外，FA的结构复杂。现有研究未能全面准确地测定煤基FA的化学成分和分子结构，限制了煤基FA的科学应用。多年来，许多研究人员通过分析FA组分的官能团分布和芳香性等信息，构建了结构模型，以更深入地理解FA的分子结构。Shi等通过透析袋将提取的FA分成三种不同分子量的组分。研究了FA的分子量、浓度和酸性官能团含量对微藻富集铜的影响，从而提高了FA的结构性能和应用价值。Wang等通过间歇吸附实验，结合傅里叶变换离子回旋共振质谱和模拟方法，研究了FA在高铁酸盐上的吸附规律和性质。然而，现有的研究大多集中在不同分子量的FA的应用或单一FA模型的构建上；缺乏对FA的准确分类和对不同组分分子结构特征的详细描述和比较。 本文以我国云南褐煤为原料，以纳米氧化铜为催化剂。利用双氧水在微波辅助下氧化褐煤，制备了一种高效、环保的高产率煤基固形物。得到的FA先用透析袋分类，然后用有机溶剂洗脱进行二次分类。通过化学滴定结合多种光谱技术进一步研究了FA的结构特征，并通过量子化学分析、计算和模拟建立了分子模型。揭示了不同相对分子质量煤基FA组分的分子结构组成规律，为进一步全面研究FA的结构和性能提供了重要的实验和理论依据。 【摘要】煤基黄腐酸(FA)是一种稀缺资源，在现代农业、生态修复、生命科学等诸多领域具有独特功效。然而，高效、环保的FA制备及其结构表征仍有待于实现。本研究以曲靖褐煤为原料，以CuO为催化剂，采用微波辐射过氧化氢氧化法制备煤基FA。根据分子量和极性溶剂溶解度的不同，分离出FA组分。通过元素分析、红外(IR)光谱和13 C核磁共振(NMR)光谱，结合量子化学计算和计算分析，推导和构建了各组分的分子结构模型。结果表明，各组分含有大量含氧官能团，羧基含量>酚羟基含量>醇羟基含量>羰基含量。两种化合物的化学式分别为C44H30O25N(Mr=972)和C53H35O31N(Mr=1181)。测定了分子的三维特性。用高斯软件计算得到的模型的理论红外光谱与实际光谱吻合良好，验证了所建模型的可靠性。本研究为煤基FA的高效制备和结构表征提供了实验支持和科学依据。 【结论】以CuO为催化剂，采用微波辐射过氧化氢法从褐煤中提取FA。用透析袋和有机溶剂洗脱法对纯化的FA进行分级。分类结果表明，FA的平均分子量较低，分子量在100以下的组分约占总分子量的88%。分子量在500以下的FA组分中含有大量极性物质。元素分析、含氧官能团检测、红外光谱、核磁共振谱等表征方法表明，FA的4个袋装组分均含有羧基、酚羟基、醇羟基、羰基等含氧官能团，且各组分中含氧官能团含量随相对分子质量的增加而减少。用四种有机溶剂洗脱得到的分馏组分中也含有许多含氧官能团。各组分的苯环取代方式不同，但均存在三取代苯环。分子量为500-1000和1000-2500的FA化合物的化学式分别为C44H30O25N(Mr=972)和C53H35O31N(Mr=1181)。在FA的分子结构模型中，苯环是主要的芳香族结构，大部分苯环由脂肪族碳链、羰基和醚键连接，羧基主要位于脂肪族碳链上，少量位于苯环上。通过对FA化学成分的分类、结构表征和分子模型的建立，为全面揭示FA的结构特征，促进其科学应用奠定了基础。 引用文献：Guanqun Gong, Zhiling Li, Yingjie Zhang, et al. Preparation and structural characterisation of coal-based fulvic acid based on lignite [J]. Journal of Molecular Structure, 2022, 1260, 132766. DOI：10.1021/acsomega.1c00627 |
