大连化物所实现生物质中氢键裁剪与重构

大连化工学院对生物质中氢键的切割与改造

最近，中国科学院大连化学研究所研究员杰夫和副研究员马宏在氢键可控重构的研究方面取得了新的进展。建立了一种确定氢键结合能的新方法，并应用于预测和实现生物质羟基氢键的可控剪裁和重构过程。相关结果发表在《美国化学学会杂志》上。

氢键的识别和剪裁是生物质资源利用的关键问题之一。木质纤维素等生物质资源富含羟基，分子内和分子间存在大量氢键，使得生物质系统的溶解和转化更加困难。有针对性地破坏生物质系统中的原始氢键，以及寻找能够识别和切断“氢键”以可控地重建或转化氢键结构的分子剪刀，是生物质资源高效催化转化为生物基能源和生物基材料的瓶颈。

研究人员开发了一种新方法，用于生物质羟基化合物的氢键识别、剪裁和氢键能量测定。在之前的研究中，研究小组发现生物质羟基化合物的羟基氢核磁位移的自然对数与温度的倒数之间存在线性关系，并提出了一种利用核磁共振技术测量羟基化合物氢键能的新方法。本文通过大量的理论推导和实验数据，建立了一种新的测定不同质子受体与羟基化合物之间形成的氢键能量的方法。根据新的氢键和羟基本身的氢键能量的不同，可以预测质子受体是否能成为一把“分子剪刀”，是否有能力切断羟基自身的氢键并重建形成新的氢键。

该研究团队发现了一种含有质子受体的氢键重构共晶(DES)系统，该系统成功地将α-纤维素粉末转化为透明水凝胶和扁平纤维素膜材料，改变了α-纤维素粉末的原始晶体结构和形态。该研究为预测和实现氢键的可控剪裁和重构提供了一种新的方法。

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/jacs.9b12117