糖类亲二氧化碳小分子的设计、合成及性质研究

糖（碳水化合物）是重要的生物质资源，具有广谱化学结构并含有多个羟基、易于衍生化。以糖为前体可合成结构多样的亲二氧化碳小分子，通过设计亲二氧化碳基团、变化糖环构型可以调节其与CO2分子间的作用力，从而增强糖类亲二氧化碳小分子对CO2的吸附能力、提高其在高压CO2中的溶解度。因此，本项目基于亲二氧化碳分子的设计理念，选择4个系列的修饰基团，合成以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-氨基葡萄糖和乳糖为骨架的系列衍生物；系统地研究糖类衍生物对CO2的吸附能力，以及在高压CO2体系中的溶解度和相行为，考察所合成糖类衍生物的结构变化对其亲二氧化碳性能的影响并总结规律。最终为进一步设计、开发环境友好、高性能的CO2吸附剂提供实验数据和理论基础。

糖（碳水化合物）是重要的生物质资源，具有广谱化学结构并含有多个羟基、易于衍生化。以糖为前体可合成结构多样的亲二氧化碳小分子，通过设计亲二氧化碳基团、变化糖环构型可调节其与 CO2 分子间的作用力，从而调整糖类亲二氧化碳小分子对 CO2 的吸附能力、提高其在高压 CO2 中的溶解度并降低其相变点。然而，目前鲜有系统地研究糖类衍生物亲CO2性质的报道。本项目合成了40余种以 D-葡萄糖为骨架的系列衍生物（含D-氨基葡萄糖及二糖），研究了其中固体化合物在CO2中的相变行为、对 CO2 的吸附能力；考察了糖类衍生物的不同取代基、不同碳链长度、端基异构及端甲基数目对其亲二氧化碳性能的影响。同时，量子力学研究表明，该类衍生物与CO2的相互作用性质主要为点电荷间相互作用，其结合能的影响因素主要为作用距离、作用电子对数目等。本项目的研究为设计、开发环境友好、高性能的 CO2 吸附剂提供了理论基础，为亲二氧化碳分子的设计提供了大量基础数据。三年执行期内，共发表科技论文9篇，其中英文SCI论文7篇；申请专利2件；项目执行期内，项目负责人晋升为研究员，并培养硕士研究生3名。