由于抗生素對環(huán)境造成嚴重污染以及促發(fā)抗性細菌造成對人類巨大的潛在威脅,有必要對抗生素的降解機理進行深入研究以達到理想的降解效果。本文采用密度泛函理論對抗生素的降解機理進行了詳細的研究,以甲硝唑、氯霉素和磺胺嘧啶作為主要研究對象,詳細分析了抗生素在高級氧化法下的降解機理并比較了不同降解方式的差異。在甲硝唑的降解過程中,硝基消除反應和羥基氧化為羧酸的可能性要比其他自由基消除的可能性更高。研究采用密度泛函理論計算了甲硝唑的醇基氧化、加成消去、甲基和硝基消去以及乙醇基團分離等反應的細節(jié),并采用統(tǒng)計學分子模型對甲硝唑的碎化過程進行了對比,兩種方法結論的一致性表明甲硝唑的降解首先發(fā)生在硝基位點,此過程所需活化能較低并釋放出能量。在氯霉素的降解機理研究中,氯霉素的結構性質、福井函數(shù)等信息被深度挖掘,此外還計算了氯霉素的硝基消去、抽氫反應,并重點研究比較了兩條反應路徑。研究表明氯霉素中的手性碳原子是與羥基自由基發(fā)生化學反應的活躍位點,此位置發(fā)生的降解反應主要是抽氫反應、羥基自由基加成反應和鍵斷裂等多步放熱過程,此外還發(fā)現(xiàn)硝基消去反應的能量勢壘比抽氫反應的能壘低很多,說明在氯霉素的降解過程中,硝基消去反...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1實驗中磺胺類物質的不同降解方式[39,40]

華中科技大學碩士學位論文6表1-1污染物降解過程中常用分析手段特點分析技術優(yōu)點缺點分離技術（HPLC、GC等）高選擇性通過與MS聯(lián)用獲得準確的降解產物分析時間較長樣品一般需要預處理需要選擇有機溶劑萃取光譜技術（UV-Vis、FTIR、NMR、SERS等）較短的分析時間樣品預處理簡....

圖1-2實驗下甲硝唑的降解機理圖[29,30]

華中科技大學碩士學位論文7鑒定的中間產物，在進行甲硝唑的機理分析時認為甲硝唑經(jīng)歷了咪[30]唑環(huán)上羥基取代硝基、脫甲基以及脫乙醇基等反應（圖1-2a）；但是，Pérez等[29]使用電-Fenton和太陽光電-Fenton法降解甲硝唑，并通過LC/MS檢測中間產物后分析認為甲硝唑....

圖2-1Perdew的“雅各布天梯圖”

華中科技大學碩士學位論文10第二章研究方法2.1量子化學計算方法2.1.1密度泛函理論(Densityfunctionaltheory,DFT)DFT是一種通過電子密度研究多電子體系電子結構的方法，不同于基于求解復雜的多電子波函數(shù)的Hartree-Fork計算理論，而是借助變分法....

圖2-2SMF計算流程簡圖（電子權重是電子自旋多重性(Sej)和分子軌道多重性(Oej)的乘積

華中科技大學碩士學位論文13重的乘積成正比，統(tǒng)計權重對應于系統(tǒng)的不同自由度。母分子和子分子的結構性質是從量子從頭算電子結構計算中獲得。SMF模型考慮了所有可能的斷裂路徑[55]，這些路徑是通過遞歸地掃描母體分子中斷裂的和未斷裂鍵的所有組合而生成的。對于一個含有N個鍵的分子，它對應....

本文編號：3928607