氨基葡萄糖等物质的B-Z振荡反应研究文献综述

 2022-12-07 05:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

化学振荡反应是指在化学反应过程中有可能使反应体系中某些化学组份的浓度随时间或空间发生周期性的变化。这种周期性变化是发生在非平衡态时的现象,广泛存在于化学、物理学、生物学等领域中,因此化学振荡反应的研究是一个多学科交叉点的前沿课题,其研究对解决矿物勘探、大气动力学、化学过程分析等重要理论和实际问题都有可能产生重大的影响。

人们迄今为止发现的化学振荡反应种类较多,其中最受人们重视且被广泛研究和应用的是B-Z振荡反应。在1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现,随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究,并报道了以金属铈离子作催化剂时,柠檬酸被HBrO3氧化可发生化学振荡现象。后来又发现了一批溴酸盐的类似反应,人们把这类反应统称为B-Z振荡反应。

本课题即利用非线性化学原理的B-Z化学振荡反应原理,通过文献查阅确定所需实验条件及反应最佳配比,采用BrO3macr;-MnSO4-H2SO4-丙二酸振荡体系,以氨基葡萄糖等物质为底物,应用电化学工作站等实验仪器记录化学振荡体系中的电位(E)随时间(t)的变化,获得相应的B-Z振荡反应指纹图谱,其次运用相关数学软件计算,进一步对B-Z振荡反应进行理论探究。

根据振荡反应的原理,在酸性条件下,MnSO4 为体系的催化剂,以KBrO3为氧化剂,具有活性基团的有机物为底物,本实验中丙二酸作为振荡反应的耗散物,可以消耗反应产生的过量Br2,同时也可以参与催化剂的再生[2] [3]。在反应过程中,由KBrO3生成的HBrO2具有自催化作用[4],它在整个振荡反应中至关重要,它的生成与消耗会影响BrO3的还原产物Br-和Mn2 的氧化产物的浓度,Br-和Mn2 的氧化产物浓度到达一定值时,则会引发一系列氧化还原反应,使体系氧化还原值发生周期性变化,即发生振荡反应[5]。当体系能量耗尽时,振荡反应最终停止。

本课题所需使用反应物性质及应用介绍如下:

1、氨基葡萄糖(C6H13NO5)又称葡萄糖胺、葡糖胺或氨基葡糖,是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的化合物。氨基葡萄糖是蛋白质或脂类糖基化反应中的重要前体。

氨基葡萄糖衍生物N-乙酰氨基葡萄糖是甲壳素的单体,甲壳素广泛存在于节肢动物的外骨骼以及真菌的细胞壁之中。另一种衍生物N-乙酰基胞壁酸是组成细菌细胞壁的主要成分。氨基葡萄糖是自然界含量最丰富的单糖之一[1]。工业上通常采用水解甲壳类动物外骨骼制取氨基葡萄糖。它是人体内合成的物质,是形成软骨细胞的重要营养素,是健康关节软骨的天然组织成份。随着年龄的增长,人体内的氨基葡萄糖的缺乏越来越严重,关节软骨不断退化和磨损。美国、欧洲和日本的大量医学研究表明:氨基葡萄糖可以帮助修复和维护软骨,并能刺激软骨细胞的生长。

2、N-乙酰氨基葡萄糖,英文名称:N-acetyl-D-( )-glucosamine,CAS号:7512-17-6;134451-94-8​ ,分子式:C8H15NO6 ,分子量:221.2078。

用作骨关节炎、风湿性关节炎治疗剂,食品添加剂。

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