近红外光谱用于DMSO衍生物抗冻过程中水结构分析

梁繁繁, 韩丽, 蔡文生, 邵学广

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (02) : 54-60.

近红外光谱用于DMSO衍生物抗冻过程中水结构分析

  • 梁繁繁, 韩丽, 蔡文生, 邵学广
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摘要

采用近红外光谱结合化学计量学方法,研究了二甲基亚砜衍生物L-蛋氨酸亚砜[L-Met(O)-OH]抑制冰晶生长的分子机理.通过小波包变换获得高分辨光谱,对-5℃下不同浓度L-Met(O)-OH溶液在结冰过程中的近红外光谱进行分析,提取出L-Met(O)-OH中S=O基团与冰相互作用的光谱信息,结果表明,L-Met(O)-OH有效抑制冰晶生长的主要原因是S=O基团与冰之间形成的氢键.进一步在0℃条件下分析了不同浓度L-Met(O)-OH溶液的高分辨光谱,发现水分子与L-Met(O)-OH中的S=O和C=O基团相互作用的光谱特征,在结冰过程中,这些相互作用的光谱峰强度逐渐降低,表明S=O和C=O基团与水分子的相互作用减弱,并且在高浓度下减弱效果更加明显.最后,进一步研究了NH基团在抑制冰晶生长过程中发挥的作用,发现在结冰过程中NH基团与水分子的结合逐渐增加,形成了稳定的氢键网络,这表明NH基团在整个结冰过程中始终与水保持相互作用,而不与冰发生显著相互作用.

关键词

近红外光谱 / L-蛋氨酸亚砜 / 抑制冰晶生长 / 氢键

中图分类号

Q503 / O657.33 / O623.83

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梁繁繁, 韩丽, 蔡文生, 邵学广. 近红外光谱用于DMSO衍生物抗冻过程中水结构分析. 高等学校化学学报. 2025, 46(02): 54-60

基金

国家自然科学基金(批准号:22174075)

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