钼酸盐及钼酸盐/水凝胶混合物催化的有机磷酸酯水解反应

《ACS ES&T Engineering》：Organophosphate Hydrolysis Catalyzed by Molybdate and Molybdate/Hydrogel Hybrid

　　

摘要

有机磷酸酯的水解对于环境解毒以及理解基本生物过程都具有重要意义。本研究探讨了钼酸盐在两种结构相关的有机磷酸酯底物水解过程中的催化作用：作为DNA模型化合物的

硝基苯磷酸酯（pNPP），以及作为化学战剂模拟物的二甲基

硝基苯磷酸酯（DMNP）。值得注意的是，我们首次报道了钼酸盐催化DMNP水解的案例。动力学分析显示两种物质的pH依赖性不同：pNPP的最佳水解pH为4.8，而DMNP的水解速率则随pH升高而增加。通过³¹P{H} NMR光谱对反应机制的研究表明，由于pNPP具有可用的配位羟基，它能与钼酸盐形成稳定的单齿和双齿复合体。相比之下，DMNP缺乏这类羟基，因此没有观察到稳定的中间复合体，这表明其催化机制严格依赖于底物本身。为降低均匀态钼酸盐的环境毒性，我们在聚乙二胺/聚甲基乙烯基醚-马来酸酐（PEI/PMVEMA）水凝胶中通过静电作用固定活性物种，从而开发出一种异相催化系统。这种混合材料显著加速了两种有机磷酸酯的降解速度，其反应动力学性能与溶液中的游离催化剂相当。本研究阐明了影响钼酸盐催化作用的结构因素，并提供了一种稳定、可扩展的异相催化平台，用于可持续地处理有机磷污染物。