分子内氢键的PMO研究

脂肪体系中分子内氢键与分子间氢键无论在性质和强度上都没有明显的区别,而在共轭体系中,分子内氢键的强度比类似官能团间的分子间的氢键大1倍以上。本文提出了用微扰分子轨道(PMO)方法来研究含杂奇交替烃体系中的分子内氢键。并观察到如下规律:1.对于相同官能团的一系列化合物,分子内氢键的强度主要取决于给予原子上的电荷密度。给予原子上电荷密度越     

分子内氢键V.N-甲基-2-邻羟基芳相基苯并咪唑的合成及分子内氢键

本文报道N-甲基取代邻羟基芳香基苯并咪唑的合成,并研究了此类螯合剂 的分子内氢键的性质.在合成N-甲基芳香基苯并咪唑或芳香基苯并咪唑过程中进行的N-甲基化时,随着>NH基N上的电荷密度增加和取代基空间位阻的增大,产率急剧下降.羟基的化学位移,离解常数和HMO计算均表明2-(邻羟基芳香基)-苯并咪唑, 唑,噻唑等化合物均具有较弱的分子内氢键.由于五员共轭环的生成,内氢键强度与结构之间的规律性很差.这与前文[7]关于邻苯基偶氮芳香酚和2(-邻羟基苯基)喹啉的结果不同.     

分子内氢键——Ⅴ.N-甲基-2-邻羟基芳香基苯并咪唑的合成及分子内氢键

本文报道N-甲基取代邻羟基芳香基苯并咪唑的合成,并研究了此类螯合剂的分子内氢键的性质。在合成N-甲基芳香基苯并咪唑或芳香基苯并咪唑过程中进行的N-甲基化时,随着(?)NH基N上的电荷密度增加和取代基空间位阻的增大,产率急剧下降。羟基的化学位移,离解常数和HMO计算均表明2-(邻羟基芳香基)-苯并咪唑、(口恶)唑、噻唑等化合物均具有较弱的分子内氢键。由于五员共轭环的生成,内氢键强度与结构之间的规律性很差。这与前文~[7]关于邻苯基偶氮芳香酚和2(-邻羟基苯基)喹啉的结果不同。     

取代苯酚中共振增强的分子内氢键

根据晶体结构资料，计算了59个邻位取代苯酚中分子内氢键的几何．在STO－3G水平上计算了一些分子中原子部分电荷．结果表明，酚基氧与苯环上碳之间的键长，酚基上氢原子的部分电荷，酚基所在位置处的苯环环内角与取代苯酚的酸常数pKa均有近似线性关系，当邻位上存在硝基或羰基时，内氢键由于共振而得到显著的增强，据此可说明这一类酚的显著酸性     

取代1-氯蒽醌中分子内卤键的电子密度拓扑分析

运用量子化学密度泛函B3LYP方法,在6-311＋＋G（d,p）基组水平上对邻位和间位取代1-氯葸醌的分子内卤键进行了研究．用电子定域函数和“分子中的原子,,理论对分子内卤键的性质进行了电子密度拓扑分析．通过对计算得到的密度矩阵进行σ-π兀分离,得到了π-键的键径和分子图,并讨论了。电荷密度和兀电荷密度对卤键的影响．结果表明,键鞍点和环鞍点处的电子密度拓扑性质均可作为衡量分子内卤键强度的量度．键鞍点和环鞍点处的电荷密度P越大,键鞍点与环鞍点的距离越大,卤键强度越大．除σ电荷密度外,π电荷密度对分子内卤键的性质也有明显影响．     

内氢键对芳环~(13)C化学位移的影响

本文讨论水杨醛、邻——基苯乙酮及2——基雌甾化合物的分子内氢键对芳环~13C化学位移的影响。采用量子化学CNDO/2方法,计算取代芳烃各原子的净电荷,从碳原子的净电荷与化学位移的对应关系进一步论证了此种影响.首次得到形成内氢键的甲甲基、乙乙基及及基对所在碳的取代基增量的校正值,经校正后化学位移的计算值与实测值很好符合。     

对称双吡咯甲烷的合成与分子内氢键的研究

５－甲基吡咯－２－羧酸酯在磺酰氢，溴或四乙酸铅作用下，生成相应的在５－甲基上含取代基的产物，后者不经分离不便可自缩合得标题化合物，核磁共振氢谱研究和分子构象木匠，当３，３位的取代基为甲酸（酯）基或乙酸（酯）基时，可形成３，３位酯基与另一吡咯环上的氮氢之间的分子内氢键，而３，３位是其它取代基，如乙酰基，丙酸（酯）基，丁酸（酯）基时不能形成类似的分子内氢键。     

取代基对2-脲基-4(1H)-嘧啶酮衍生物聚集行为的影响

UPy结构上的6位取代基会影响UPy结构上的离域π电子云的密度,6位取代基的给电子诱导效应越强,π电子云的密度越大,四重氢键的作用越强。脲基嘧啶酮结构即UPy结构的二聚体存在着最低的势能,表明该结构在体系内最为稳定。随着嘧啶环上的电子云密度增加,离域π键间的电子斥力增强,(001)晶面间距d逐渐增大。异氰酸酯结构的空间位阻的增大会阻碍UPy中的氢原子与相邻的嘧啶酮之间的接触,使得氢键作用强度减弱,同时较大的空间位阻会阻碍嘧啶环间的π–π相互作用,使得(001)晶面间距增大。     

取代基对N—H…O＝C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度,探讨了氢键受体分子中不同取代基对N-H…O=C氢键强度的影响.研究表明,不同取代基对氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度的影响是不同的:取代基为供电子基团,氢键键长r(H…O)缩短,氢键强度增强;取代基为吸电子基团,氢键键长r(H…O)伸长,氢键强度减弱.自然键轨道(NBO)分析表明,N-H…O=C氢键强度越强,氢键中氢原子的正电荷越多,氧原子的负电荷越多,质子供体和受体分子间的电荷转移越多.供电子基团使N-H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N-H的反键轨道σ~*(N-H)的二阶相互作用稳定化能增加,吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小.取代基对与其相近的N-H…O=C氢键影响更大.     

分子内氢键——Ⅲ.2-(邻羟基苯基)喹啉及其类似物的结构和内氢键

本文通过紫外光谱、~1H核磁共振谱、质谱和HMO计算,研究了2-(邻羟基苯基)喹啉及其类似物的结构和内氢键,并估算出1-(邻羟基苯基)异喹啉的苯酚环和异喹啉环间的扭转角约70°,2-(邻羟基苯基)-8-甲氧基喹啉具三中心氢键性质。从内氢键强度与给予原子的电荷密度及内氢键稳定化能有近似的线性关系,说明2-(邻羟基苯基)喹啉的pK_a值特别高是由于它具有强的内氢键。8位氢的位阻对配合物的生成有重要影响。     

取代基对N-H…O=C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度, 探讨了氢键受体分子中不同取代基对N—H…O=C氢键强度的影响. 研究表明, 不同取代基对氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度的影响是不同的: 取代基为供电子基团, 氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 取代基为吸电子基团, 氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明, N—H…O=C氢键强度越强, 氢键中氢原子的正电荷越多, 氧原子的负电荷越多, 质子供体和受体分子间的电荷转移越多. 供电子基团使N—H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N—H的反键轨道滓*(N—H)的二阶相互作用稳定化能增加, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小. 取代基对与其相近的N—H…O=C氢键影响更大.     

多肽中氢键强度的理论研究

用B3LYP/6-31G^*法优化了多肽分子的几何构型,计算了各个构型的电荷分布和氢键酸度,进而对多肽分子中的氢键强度进行了研究.结果表明,多肽分子中氢键的强度同时取决于形成氢键的H…O原子间距R和N-H…O之间的键角β;多肽分子倾向于形成R值小、β值大的大环氢键.3₁₀螺旋结构的多肽分子中的氢键具有协同效应,分子越大,分子中氢键越多,氢键的协同效应越强.     

取代基对2-脲基-4(1H)-嘧啶酮衍生物聚集行为的影响

2-脲基-4(1H)-嘧啶酮(UPy)结构上的6位取代基会影响UPy的离域π电子云的密度,6位取代基的给电子诱导效应越强,π电子云的密度越大,四重氢键的作用越强。脲基嘧啶酮结构即UPy结构的二聚体的势能最低,表明该结构在体系内最为稳定。随着嘧啶环上的电子云密度增加,离域π键间的电子斥力增强,(001)晶面间距逐渐增大。异氰酸酯结构的空间位阻增大会阻碍UPy中氢原子与相邻嘧啶酮之间的接触,使得氢键作用强度减弱;同时,较大的空间位阻会阻碍嘧啶环间的π-π相互作用,使得(001)晶面间距增大。     

痂囊腔菌素A分子构型和分子内氢键的理论研究

用半经验量子化学AM1方法对天然苝醌化合物痂囊腔菌素A(EA)的分子构型和分子内氢键进行了研究;从EA可能的64种构型中选择16种进行了计算.结果表明,EA的X射线晶体结构对应的构型是II型左旋(A)a,a型(II-L-A-a,a);小的生成热差值可以使得异构体间的转换容易进行,有利于发生分子内质子传递.尽管采用AM1方法计算得到的EA各种构象的平面性有所差别,但都很接近晶体的平面性.此外,EA分子内氢键键能的平均值为22.9kJ/mol;II型的氢键键能比I型的大,(9,10)位的氢键键能比(3,4)位的大;EA的平面性是由苝醌环上的侧链取代所决定,而与分子内是否存在氢键无关.     

不对称β-二酮分子内氢键及酮-烯醇互变异构的~1H NMR研究

研究了一系列二芳甲酰甲烷化合物在不同溶剂中的分子内氢键及酮-烯醇互变异构平衡。δ_(OH)和lgK与取代基常数(σ)之间均有良好的线性关系存在。+I和+R取代基使分子内氢键增强,而使烯醇式含量降低。     

酰基硫脲分子内氢键与取代基效应的定量关系

对２３个Ｎ－二茂铁甲酰基－Ｎ’－芳基硫脲和４个Ｎ－苯甲酰基－Ｎ’－芳基硫脲的δβ－ＮＨ与各种取代胺的碱性强度ｐＫｂ及苯环下取代基常数σ进行了系统的定量关系研究。结果提示了此类化合物的分子内氢键与取代基效应之间的定量关系。     

氢键对分子器件电学特性的影响

利用密度泛函理论和弹性散射格林函数方法,研究了被不同官能团取代后的联苯分子的电输运特性.计算结果表明,由于氢键的影响,使得分子的电子结构发生了变化,特别是对电子在分子结内的跃迁几率影响较大,从而直接影响了分子器件的伏安特性.     

分子内氢键——Ⅱ.邻苯基偶氮芳香酚的内氢键和互变异构

本文通过羟基的化学位移(δ_OH),解离常数(pK_α),质谱外光谱的测量以及PM0和HMO计算,较详细地研究了分子内氢键强度和偶氮-醌腙式互变异构与分子结构的关系.结果表明,内氢键强度(以⊿δ_OH和⊿pK_α来衡量)与PMO和HMO计算的内氢键稳定化能(⊿BE_H)和给予氮原子上的电荷密度(q_N)有正比关系.HMO计算还表明,醌腙式异构体的稳定性(⊿BE_A-H)与⊿BE_H有很好的线性关系.当有内氢键存在时,化合物4～7的醌腙式比偶氮式稳定;而在气体离子态时,HMO计算和质谱结果都表明1～7皆以偶氮式更为稳定,且质谱碎片分布和HMO计算的断裂键的键序(P_xy)有近似的直线关系.所有的实验结果和分子轨道计算结果都证实了1～3具有偶氮式,4～7为偶极偶氮式结构.     

取代基对1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺氢键复合物中氢键强度的影响

使用密度泛函理论B3LYP方法和二阶微扰理论MP2方法对由1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺所形成的氢键复合物中的氢键强度进行了理论研究, 探讨了不同取代基取代氢键受体分子1-甲基尿嘧啶中的氢原子对氢键强度的影响和氢键的协同性. 研究表明: 供电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 吸电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明: 供电子基团使参与形成氢键的氢原子的正电荷增加, 使氧原子的负电荷增加, 使质子供体和受体分子间的电荷转移量增多; 吸电子基团则相反. 供电子基团使N－H…O＝C氢键中氧原子的孤对电子轨道n(O)对N－H的反键轨道σ^*(N－H)的二阶相互作用稳定化能增强, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减弱. 取代基对与其相近的N－H…O＝C氢键影响更大.     

D-l-A分子修饰罗丹明底环及对其激发态的影响

通过乙基桥把供电子基团1,8-萘酰亚胺与罗丹明底环羧酸基相连,得到了两种以D-l-A(Donor-Acceptor-Line alkanes compounds)分子修饰罗丹明底环的化合物,并就合成中间体D-π-A(Donor-Acceptor-π-conjugated compounds)分子中哌嗪供电子基取代溴对1,8-萘酐母体基态和激发态的影响,以及对D-l-A分子修饰罗丹明底环对罗丹明母体D-π-A分子紫外可见吸收光谱和激发态的影响进行了研究。结果表明:用D-l-A分子修饰罗丹明底环时,D(Donor compound)的给电子能力越强,其吸收强度越大,其吸收紫外光而激发能力越强;在激发态下D-l-A体系发生了分子内能量传递,萘酰亚胺基团发生强烈的荧光猝灭,罗丹明底环接收能量激发罗丹明母体(D-π-A分子)发射特征荧光,D的给电子能力越强,其荧光强度越高。