图2丨无氧活性结构的反应速率
为了分析氧气对煤中活性基团反应性的影响，我们向周期性盒子中添加了100个O2分子，结果显示在图3中。图3显示，在添加O2后的125 ps的反应时间内，活性基团的反应速率发生了变化。
在添加O2后，S1结构的反应速率增加，125 ps内发生了42个反应。在此情况下，S1结构被氧气中的H原子捕获，形成Ph–COO基团结构，并生成CO2。对于Y1、J1、Q1和F1结构，在添加O2后，反应速率并未显著增加。
图3丨活性结构在氧存在下的反应速率
在添加了O2分子后，C1结构的反应速率加快，并在35 ps内完成反应。氧气的添加增加了醇羟基反应的反应速率。
分析表明，在125 ps的反应时间内，醇羟基活性基团在有无氧气的情况下，其反应速率远远强于其他基团。
羟基结构是各种级别煤中丰富的活性基团。因此，分析羟基结构反应生成的羟基自由基对其他活性基团反应的影响至关重要。
表2丨煤样的参数（%）
羟基自由基的影响机制解析将100个羟基自由基结构添加到周期性盒子中。在相同的模拟条件下计算的结果显示如图4所示。图4显示，在每个分子模型的周期性盒子中，超过一半的羟基自由基会相互反应形成稳定的H2O分子。另一部分羟基自由基参与了煤中活性结构的反应。
反应结果显示，羟基自由基加速了结构反应的反应速率。在125 ps内，Y1、J1和F1结构分别发生了36、34和35次反应。此外，S1、Q1和C1结构在29.75 ps、51 ps和12 ps内完全反应。与有氧气存在时的反应相比，每个结构的反应速率都有了显著改善。
这一现象表明，煤中的羟基结构在煤氧反应之前促进了煤中的活性结构反应。由于羟基自由基不稳定且具有强烈的电负性，其他活性结构受到羟基自由基的影响。利用图4中每个结构的反应序列和数量，预测了羟基自由基对模型结构反应的影响路径（图5）。
图4丨羟基自由基条件下活性结构的反应过程
图5显示，羟基自由基可以通过两种途径影响煤中活性基团的反应。
在第一种途径中，羟基自由基从活性基团的活性位点提取了氢原子。这些反应促进了羧基和醛基生成自由基，以及甲基和乙基结构生成R活性位点。
在第二种反应中，羟基自由基替代苯环上的氢原子。甲基和乙基对苯环具有电子给予诱导效应，酚羟基对苯环具有电子给予共轭效应，醛基、羧基和醇羟基对苯环具有电子吸引诱导效应，导致了Y1、J1和F1结构上的羟基自由基的邻位取代，以及S1、Q1和C1结构上的间位取代。
在这些反应中，羟基基团通过影响模型结构上电子云密度的变化，促进了活性基团的反应。反应的定量分析显示，Y1、S1、Q1、C1和F1结构分别被羟基自由基剥夺了8/13、26/33、10/13、18/21和17/30个氢原子，而J1结构倾向于经历亲电取代反应。
