水体氯化消毒中对甲基苯胺转化形成三氯硝基甲烷的分子机制

摘要

饮用水消毒副产物三氯硝基甲烷(TCNM)因在饮用水中被频繁检出且对人体有潜在的毒性效应而成为国内外研究的热点,但TCNM的形成路径目前尚不十分明确,苯胺类前驱物转化形成TCNM的潜力和分子机制还未被系统阐明.基于密度泛函理论计算,本文研究了水体氯化消毒过程中对甲基苯胺(p-toluidine)转化生成TCNM的反应机理及能量关系.计算表明,质子化的对甲苯胺拥有比中性状态更高的反应活性,其经过β-羟基化反应形成间二羟基中间体.该中间体随后脱氢生成双羰基中间体,进而通过ClO–活化开环得到开环中间体,再经氧化、取代等多步反应得到最终产物TCNM.该研究从分子水平上揭示了反应过程中分子结构和能量状态的变化特征,有助于深入研究不同苯胺类前驱物在饮用水消毒过程中形成TCNM的潜力和分子机制.