近年来，离子液体被认为是传统纤维素溶剂比较理想的替代品，在绿色化学领域受到广泛关注，相关文章大量涌现，成为炙手可热的研究课题。然而目前对于离子液体溶解纤维素的机理缺乏深入系统的研究，成为离子液体在纤维素溶解和利用方面的瓶颈。本文在现有的工作和研究基础之上，采用量子化学模拟方法，对离子液体溶解纤维素的微观机理进行深入探索。　　本研究主要内容包括：⑴采用量化模拟中的密度泛函理论，研究离子液体溶解纤维素时纤维素发生断裂的反应机理。首先采用PES势能面扫描和IRC理论验证，以纤维二糖为纤维素计算模型，计算了无离子液体时纤维二糖醚键断裂产生葡萄糖和左旋葡萄糖的反应机理。研究发现，这个反应能垒较高，反应较难进行。采用咪唑类离子液体作为溶剂，研究了不同位点阴离子（Cl-、OAc-）和不同阳离子([Bmim]＋、[Emim]+)分别对反应路径的影响，及不同阴阳离子([Bmim]Cl、[Emim]Cl、[Emim]OAc)协同催化醚键断裂的反应机理。研究发现:Cl-对催化位点的选择性较高，但是在适当的活性位点可大幅降低断裂反应需要克服的能垒，而OAc-在催化断裂反应时，对位点的选择性较低，在各个位点都能降低断裂反应的能垒。计算结果显示，OAc-相比于Cl-在催化断裂反应上更具有优势;[Bmim]+，[Emim]+都能促进断裂反应的进行，这两种阳离子支链长短对反应的影响不大;在一般情况下阴阳离子同时催化断裂反应所需的能量比阴、阳离子单独催化时所需的能量要低，原因可能是由于阴阳离子对二糖断裂反应的协同催化作用。对纤维二糖断裂反应的研究发现，阳离子和阴离子在断裂反应中都起到了不可忽略的作用。⑵利用量化模拟，研究了在离子液体[Emim]OAc中生成卡宾的反应机理。研究发现，反应经过一个中间产物，最终生成卡宾和醋酸，发生反应所需的能量较低，表明卡宾在[Emim]OAc中较容易生成。但是同时也表明生成卡宾的过程易发生逆反应。这一现象和实验观察所得的结果类似。离子液体中生成的卡宾是一种杂环卡宾，容易和醛基或类醛基化合物发生反应，形成C-C共价键。⑶使用甲基葡萄糖和纤维二糖作为纤维素计算模型，采用量子化学模拟手段，B3LYP理论计算方法对[Emim]OAc催化纤维素还原末端基开环反应进行了深入的研究。采用以上计算模型，对[Emim]OAc中纤维二糖还原性末端基开环的两条反应路径进行了计算，并对不同反应路径进行了比较。其中，一步反应需要克服的能垒较高，反应较难发生;而两步反应虽然能垒较低，但是生成卡宾的过程较易发生逆反应，所以开环反应产物较难生成。模拟结果和实验发现离子液体中卡宾浓度较低这一现象相符。