柿單寧特征功能基團與金屬離子作用的計算分析*

劉智高 陳濤 胡朝浩 王殿輝 王仲民? 李桂銀

1) (桂林電子科技大學材料科學與工程學院, 桂林 541004)

2) (桂林電子科技大學電子工程與自動化學院, 桂林 541004)

3) (桂林電子科技大學生命與環境科學學院, 桂林 541004)

1 引 言

柿單寧是柿子中特有的一種多酚物質, 其重復單元中含有多個活性基團(酚羥基)[1], 可以與多種金屬離子形成較穩定的螯合物[2,3].因而柿單寧在吸附廢水中的貴重金屬, 以及處理土壤里金屬離子等方面有著得天獨厚的優勢[4,5].由于不同金屬離子的電子結構不一致, 柿單寧吸附金屬離子所形成的復合物結構存在較大差異.因此柿單寧在溶液中吸附金屬離子是一個相當復雜的反應過程[6], 可能涉及的機理包括螯合作用[7]、靜電吸引[8]、離子交換[9]和氧化還原反應[10]等.Yi等[10]研究了在硝酸體系中柿粉甲醛樹脂對鈀的吸附, 證實其吸附機理是以絡合反應為主, 同時伴隨著氧化還原反應.

由于實驗手段的限制, 通過實驗來確定金屬離子與柿單寧相互作用的本質仍存在困難.同時柿單寧的精確結構仍未知曉, 理論計算也難以對其進行研究.近年來, Li等[11]鑒定出柿單寧末端結構由表兒茶素(epicatechin, EC)、表沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC)、表兒茶素沒食子酸酯(epicatechin gallate, ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)構成, 如圖1所示.由于柿單寧末端結構中EGCG的含量最多, 因此通過量子化學方法來研究EGCG與金屬離子的相互關系, 成為研究柿單寧吸附機理的橋梁.江騰等[12]研究了EGCG與Zn2+的相互作用,通過實驗和理論計算最……