随着世界能源资源的枯竭、化石燃料需求的增加及温室气体排放对环境的影响，研究和探索利用生物质替代化石燃料制备化学品原料的环境友好方法引起了广泛关注。生物质中的木质素构成了生物圈中约30％的有机碳，但目前还不能很好的利用。本论文采用量子化学计算方法，研究了选择性氧化前和氧化后的木质素模型分子阴离子自由基β-O-4键的降解反应机理。同时分别以甲酸和丙烯酸为氢源，对两者分别参与木质素阴离子自由基降解反应的机理进行了深入的研究。取得的主要研究结果如下:　　1，对选择性氧化后的四个木质素模型分子阴离子自由基C-O键裂解反应的研究结果表明，裂解反应由两个反应步构成，首先经过一个过渡态生成一个中间体，而后中间体裂解为一个阴离子和一个自由基。C-O键的键解自由能和第一步反应的能垒分别小于-2.6和14.6kcal/mol，远低于其相应的中性分子的键解自由能和第一步反应的能垒。说明将木质素先还原为阴离子自由基是降解木质素的一种可行方法。对甲酸参与的木质素模型分子阴离子自由基的C-O键断裂的机理研究显示，阴离子自由基首先与甲酸形成前驱体，而后前驱体经历两个反应步骤完成降解。第一步是β-O-4键的弱化，甲酸中的质子从羰基迁移到β-O-4键的O原子上，经过一个过渡态，生成中间体;第二步，阴离子自由基片断进一步抽取甲酸中的另一个H原子，得到了“双片断”产物。第一步反应为决速步，其能垒在3.8～14.2kcal/mol之间，说明反应可以在温和的实验条件下进行，这一结果与实验一致。此外，我们发现在第一步反应中，具有吸电子性质的羰基会阻碍质子迁移，对反应是不利的。　　2，对四种未经选择性氧化的木质素模型分子阴离子自由基C-O键断裂反应的研究结果表明:甲酸参与的反应过程与氧化后的木质素模型分子阴离子自由基类似。即甲酸首先与阴离子自由基生成前驱体，而后经过两个反应步生成“双片断”产物。不同的是由于未经选择性氧化的木质素模型分子阴离子自由基体系中不存在强吸电子基团，甲酸参与的C-O键裂解反应过程不经历质子迁移过程。未经选择性氧化的木质素模型分子阴离子自由基C-O键断裂反应的能垒也比较低，小于14.6kcal/mol。这表明，未经选择性氧化的木质素模型分子阴离子自由基C-O键断裂反应同样可以实现温和条件下降解。此外，对甲酸催化的木质素模型分子裂解反应体系的研究发现，反应过程中会出现一种“双氢键”的结构，该结构会改变的C-O键的断裂位点。　　3，对由丙烯酸提供氢源的木质素模型分子阴离子白由基C-O键裂解反应机理的研究表明，其反应过程与甲酸作为氢源的反应过程类似。然而，通过比较两种羧酸参与的反应机理和能垒，我们发现，参与反应的羧酸对木质素C-O键的裂解位点有选择性，增加羧酸中羰基氧上所带的电荷，倾向于“双氢键”结构的生成，同时反应的能垒也更低。本文的研究结果可以为实验上设计新的裂解策略提供理论依据。