基于线性叠氮四核单元的系列二维化合物: 合成, 晶体结构及磁性

分子磁体的设计与合成一直是当今物理和化学的热门研究课题. 受分子磁体启发, 通过引入叠氮磁耦合基团以及长链棒状配体4,4'-二咪唑联苯(L), 我们构筑了三个磁性化合物[Co₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(1), [Ni₂(N₃)₃(NO₃)(L)_2.5]_∞(2)和[Mn₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(3). 结构分析显示, 这是三个同构化合物, 展现了一种基于线性叠氮四核单元的二维层网络. 有意义的是, 这种线性叠氮四核单元还未曾被人报道. 磁性研究表明, 三个化合物都是铁磁耦合, 这是由于EO-叠氮所导致的. 通过拟合实验数据, 我们得到了三个化合物的磁耦合常数, 进一步验证了上面磁构相关性的讨论.     

金属串配合物[Ni3(L)4(NCS)2](L = dpa-, mpta-, mdpa-, mppa-)结构和磁性的理论研究

应用密度泛函理论BP86方法结合自然键轨道分析方法对具有分子导线潜在应用前景的金属串配合物[Ni₃(L)₄(NCS)₂](L = dpa^- (1), mpta^- (2), mdpa^- (3), mppa^- (4))进行研究,分析了桥联配体L对Ni―Ni相互作用和磁耦合性质的影响.结果得到: (1)配合物的基态均是对应于五重态(HS)的反铁磁(AF)单重态, HS的能量和结构与AF态相近, Ni₃⁶⁺链形成了三中心四电子σ键(σ₂σ_nb¹σ^*1). (2) dpa^-引入甲基成为mdpa^-,对Ni―Ni、Ni―N距离影响不大; 3H-吡咯环和噻唑环取代吡啶环后, N1―N2、Ni―Ni距离增大, Ni2―N2键长缩短,但噻唑环的影响较小;故Ni―Ni相互作用强度为1 ≈ 3 > 2 > 4. (3)预测了3和4的J_ab值为-103和-88 cm^-1,随Ni―Ni相互作用增强磁耦合效应增大. Ni―Ni相互作用越大,通过Ni₃⁶⁺链σ型轨道的直接磁耦合越强; Ni2―N2键越强,通过涉及桥联配体的间接磁耦合越强,直接磁耦合比间接磁耦合更强.     

叠氮/吡啶苯甲酸氮氧化物共配叠氮铜配合物磁学性质理论研究

基于DFT-BS方法，采用不同泛函和基组研究了叠氮/吡啶苯甲酸氮氧化物共配叠氮铜配合物[Cu（4,3-opybz）(μ-N₃)]_n的磁学性质.结果表明，在B3P86/TZVP水平下计算的磁耦合常数(48.20 cm^-1)与实验值(49.70 cm^-1)最吻合，可准确描述其磁学性质.磁轨道分析表明，Cu（Ⅱ）离子的未成对电子主要集中在3d_x²-y²轨道上.顺磁中心与桥联配体间存在强轨道相互作用，其磁轨道主要来源于顺磁中心Cu（1）和Cu（2）的3d_x²-y²轨道、吡啶苯甲酸氮氧化物桥联配体羧酸根离子的离域π键和叠氮配体的p轨道.顺磁中心Cu（Ⅱ）主要是自旋离域机理，顺磁中心的自旋离域作用使得与其配位的原子获得了少量的自旋电子.     

含自旋轨道角动量耦合的耦合簇理论研究Zn2和Cd2二聚物的结构和光谱常数

在二分量相对论有效势和与之匹配的基组aug-cc-pvnz-pp (n=Q, 5)的基础上, 结合电子相关能的完备基组外推和四阶多项式拟合, 我们用含自旋轨道角动量耦合的耦合簇方法研究了Zn₂和Cd₂的结构和光谱常数. 尽管Zn₂和Cd₂的自旋轨道角动量耦合效应不及Hg₂的明显, 但还是把自旋轨道角动量耦合放在耦合簇迭代计算中, 以获得更加合理的理论结果. 通过比较, 理论结果与最新发表的实验结果或其他课题组的理论结果吻合得较好, 因此我们的理论计算将有助于丰富对Zn₂和Cd₂光谱性质的认识.     

叠氮桥对双核镍配合物磁性影响的密度泛函理论研究

结合对称性破损(BS)方法, 采用不同的密度泛函理论(DFT)对反铁磁性μ-1,3-N₃-Ni(II)叠氮配合物[LNi₂(N₃)](ClO₄)₂ (L=pyrazolate)的磁特性进行了研究. 结果显示, 杂化密度泛函理论(HDFT)的计算结果与实验数据非常吻合, 能够准确描述配合物的磁特性. 磁轨道研究结果表明, 配合物表现出较大的单占据轨道能量劈裂(0.93-0.99 eV), 显示配合物的单占据轨道去简并化程度较大, 且配合物中的2 个磁通道(叠氮基、配体pyrazolate)中都分别存在有氮原子之间的p轨道重叠, 这些都使得体系表现为反铁磁耦合作用. 另外, 配合物的磁性与叠氮桥和两金属离子间形成的二面角(τ, Ni-N-N-N-Ni)密切相关, τ从-55.38°逐渐变化到-1.5°的过程中, 其反铁磁性逐渐增强, 交换耦合常数(J_ab)的绝对值逐渐增大, 并在-11.95°处达到最大值(J_ab=-151.02 cm^-1).在此过程中, 配合物中叠氮桥及其所连接的2个Ni 离子与pyrazolate 基配体L^-中的2个桥原子N(4)、N(5)形成的七元环共平面性不断增强, 即共平面性会诱导增强体系的反铁磁相互作用.     

Theoretical and experimental investigations of the enantioselective epoxidation of olefins catalyzed by manganese complexes

The enantioselective epoxidation of olefin by Mn^II（R,R-PMCP）(OTf)2, H₂O₂ and H₂SO₄ was explored by DFT calculations and experiments. Theoretical results suggest that [MnV（O）(R,R-PMCP)（SO4）]+species with a triplet ground spin state serves as the active species for the olefin epoxidation. It can be generated by the H₂SO₄ assisted O-O heterolysis of Mn^III（OOH） species. Mn^III-persulfate is also involve...     

Theoretical and experimental investigations of the enantioselective epoxidation of olefins catalyzed by manganese complexes

The enantioselective epoxidation of olefin by Mn^II（R,R-PMCP）(OTf)2, H₂O₂ and H₂SO₄ was explored by DFT calculations and experiments. Theoretical results suggest that [MnV（O）(R,R-PMCP)（SO4）]+species with a triplet ground spin state serves as the active species for the olefin epoxidation. It can be generated by the H₂SO₄ assisted O-O heterolysis of Mn^III（OOH） species. Mn^III-persulfate is also involve...     

微量热法和荧光显微法研究CdTe量子点敏化的纳米TiO2对大肠杆菌的抗菌活性及细胞损伤机制

通过水热合成法和自组装方法分别合成了CdTe(QDs)量子点与CdTe(QDs)敏化的纳米TiO₂复合物,并将CdTe(QDs)/TiO₂与TiO₂均配成浓度为1×10^-2 mol/L的悬浮液. 取一小环大肠杆菌(E. coli)的营养肉汤培养基至5 mL LB培养基中,则E. coli的浓度配成大约1×10⁶ cell/mL的悬浮液以作备用. 在37.0 ℃条件下,利用LKB-2277生物活性检测仪并采用停流法进行检测,研究了CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli的抗菌行为. 通过测定和分析产热功率-时间曲线,获得细胞生长速率常数(k)、最大产热功率(P_m)、传代时间(t_G)以及抑制率(I)等热动力学常数. 结果表明：在0～4.0×10^-5 mol·L^-1浓度范围内,生长速率常数(k)和抑制率(I)均与浓度成一定的线性关系. 生长速率常数(k)和最大产热功率(P_m)随着CdTe(QDs)/TiO₂的浓度增加而下降,而传代时间(t_G)和抑制率(I)随着CdTe(QDs)/TiO₂ 的浓度增加而增加;其中,CdTe(QDs)/TiO₂的生长速率常数斜率(0.0001)小于TiO₂的生长速率常数斜率(0.0005),可以初步判断CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli的代谢影响较TiO₂要大. TiO₂和CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli代谢活性均有一定的抑制作用. 在相同浓度时,CdTe(QDs)/TiO₂的抑制率斜率(0.84)大于TiO₂的抑制率斜率(0.26),进一步说明了CdTe(QDs)/TiO₂相比TiO₂具有对E. coli 更强的细菌抑制作用;结合Hadama荧光显微方法,进一步佐证了CdTe(QDs)/TiO₂相对于TiO₂表面结构的改变可能是导致其抗菌效果较好的主要原因之一. 从而为深入揭示纳米材料影响微生物生长代谢过程的热动力学规律和细胞损伤机制提供理论支撑.     

纳米氧化钛与小鼠乙酰胆碱酯酶的作用关系

纳米TiO₂已在各领域得到广泛应用, 由于其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等性质因而具有很强的生物学效应, 易进入人体内, 因而担心对人的健康构成潜在危害作用, 但其作用机制不明朗. 通过体内和体外实验相结合的研究方法, 运用光谱学的手段, 研究了纳米TiO₂颗粒与乙酰胆碱酯酶(AChE)结构-功能的作用关系. 结果表明, 在体内, 随着纳米TiO₂颗粒处理剂量的增加, AChE活性明显增加. 在体外, 一定浓度范围内纳米TiO₂颗粒对AChE有显著的激活作用. 光谱学分析证实纳米TiO₂颗粒与AChE直接发生结合作用, 强结合位点数为1.6个, 结合常数为2.56×10⁷ L•mol^－1, 而弱结合位点的结合常数为3.06×10⁶ L•mol^－1. 过多纳米TiO₂颗粒的结合将导致AChE去折叠并破坏其二级结构. 提示纳米TiO₂颗粒处理引起小鼠体内AChE活性的变化可能与纳米TiO₂颗粒结合后引起AChE的结构变化有密切关系.     

分光光度法研究二羟基二过碘酸合镍(Ⅳ)氧化三乙醇胺的反应动力学及机理

在碱性介质中,用分光光度法研究了二羟基二过碘酸合镍(Ⅳ)配离子氧化三乙醇胺的动力学.结果表明,反应对Ni(Ⅳ)为准一级反应,速率常数kobs=(k₁+k₂[OH^-])K₁K₂[OH^-][TEA]/{[H₂IO₆^3-]+K₁[OH^-]+K₁K₂[OH^-][TEA]},对还原剂三乙醇胺为正非整数级,表观速率常数随[OH^-]的增加而增加,随[IO₄^-]的增加而减小.据此提出了Ni(Ⅳ)和还原剂所形成的活化配合物的内部电子转移的反应机理.并求得28℃时前期平衡常数和速控步骤的速率常数分别为K₁=2.063,K₂=36.471L·mol^-1;k₁=8.008×10^-2s^-1,k₂=0.2896mol^-1·L·s^-1.     

meso-5,10,15,20-四[4-(N-吡咯烷基)苯基]卟啉的合成及对牛血清白蛋白的作用

基于卟啉对癌细胞的特殊亲和作用和吡咯烷化合物的抗肿瘤及抗癌活性,设计并合成了具有吡咯烷结构的新型卟啉化合物--meso-5,10,15,20-四[4-(N-吡咯烷基)苯基]卟啉(TBPPH₂),利用荧光光度法和紫外-可见分光光度法研究了TBPPH₂与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.实验发现,TBPPH₂利用疏水作用力进入BSA的疏水性腔,与BSA形成配合物并引起BSA的静态荧光猝灭.在TBPPH₂与BSA的相互作用过程中,TBPPH₂与BSA以摩尔比1∶1牢固结合,TBPPH₂与BSA分子中色氨酸间的最近距离r=2.4nm.反应平衡常数K_A=2.51×10⁴L/mol,反应熵变ΔS=84.18J/(mol·K),TBPPH₂与BSA的结合常数K_B=5.13×10⁵L/mol.研究结果表明,吡咯烷基卟啉可能成为一类新型的抗肿瘤及抗病毒药物.     

密度泛函研究双核Mn^Ⅱ取代的杂多酸[Mn2^Ⅱ（X^n＋Mo9O^33）2]2^（n-10）-（X=P^Ⅴ,As^Ⅴ,Se^Ⅵ）的磁耦合交换作用

运用密度泛函理论结合对称性破缺方法（DFT-BS）研究了双锰取代的三明治型多酸阴离子[Mn2^Ⅱ（X^n＋Mo9O^33）2]2^（n-10）-（X=P^Ⅴ,As^Ⅴ,Se^Ⅵ）的磁交换作用.计算得到的磁交换耦合常数（J）为负值,表明在这类体系中存在反铁磁交换作用;进一步从几何,自旋密度分布和前线轨道组成方面分析了中心杂原子X对磁交换耦合的影响,结果表明随着随着中心杂原子X的改变（P^V–As^V–Se^V）,影响到中心双核锰和桥氧构成的磁簇的结构,Mn1…Mn2距离有所增大,Ob…Ob距离有所缩短,从而减弱了超交换途径的有效性,反铁磁耦合常数J的数值依次减小.     

密度泛函研究双核Mn~Ⅱ取代的杂多酸[Mn_2~Ⅱ(X~(n )Mo_9O_(33))_2]_2~((n-10)-)(X=P~Ⅴ,As~Ⅴ,Se~Ⅵ)的磁耦合交换作用

运用密度泛函理论结合对称性破缺方法(DFT-BS)研究了双锰取代的三明治型多酸阴离子[Mn2II(Xn Mo9O33)2]2(n-10)-(X=PV,AsV,SeVI)的磁交换作用.计算得到的磁交换耦合常数(J)为负值,表明在这类体系中存在反铁磁交换作用;进一步从几何,自旋密度分布和前线轨道组成方面分析了中心杂原子X对磁交换耦合的影响,结果表明随着随着中心杂原子X的改变(PV–AsV–SeV),影响到中心双核锰和桥氧构成的磁簇的结构,Mn1···Mn2距离有所增大,Ob···Ob距离有所缩短,从而减弱了超交换途径的有效性,反铁磁耦合常数J的数值依次减小.     

硅酸及其盐的研究(ⅩⅥ)——硅酸胶凝作用中的离解常数

以HOAc和H₂SO₄为酸化剂,研究了不同SiO₂/Na₂O摩尔比的硅酸钠在酸化后胶凝时间和pH的关系.从“N”曲线的结构求得了硅酸在胶凝作用中的各级离解常数.     

DNA与金属锇配合物相互作用的表面电化学研究

采用自己建立的DNA表面电化学研究微量方法, 研究了单双链DNA与两种锇配合物(联吡啶锇和二氯菲咯啉锇)的相互作用. 研究发现, 两种锇配合物都是通过静电作用与DNA结合, 其作用方式不受溶液离子强度的影响. 并计算得到了联吡啶锇和二氯菲咯啉锇与dsDNA和ssDNA相互作用的多个热力学和动力学参数, 如结合常数K_3＋或K_2＋, 结合常数比K_3＋/K_2＋, 离子强度为零时的极限比 , 结合自由能ΔG_b, 解离速度常数k, 结合位点数s.     

轴向卤离子配位调控金属冠醚铽(III)配合物的慢磁弛豫行为

以金属冠醚[15-MC_Ni（II）-5]和卤素离子分别作为Tb（III）在赤道平面和轴向上的配体,成功地组装了三例混合过渡金属-稀土配合物{TbNi₅X₂}（X=F,Cl,Br）,其中TbNi₅F₂为首例双氟端基配位的稀土配合物.X射线单晶衍射分析结果表明,配合物中Tb（III）离子采用具有高轴次对称性的五角双锥（D_5h）配位方式,表明利用金属冠醚策略可以定向构筑含五角双锥稀土基元的混合过渡金属-稀土配合物.交流磁化率的测试结果表明,Tb（III）轴向的电荷分布对配合物的慢磁弛豫行为有着重要的影响.依次削弱轴向配体X^-的电负性,在1 kOe外场下{TbNi₅F₂}和{TbNi₅Cl₂}分别表现出场诱导的单分子磁体和弱的慢磁弛豫行为,而{TbNi₅Br₂}则由于快速的磁量子隧穿而不表现出慢的磁弛豫行为.     

吲哚咪唑基钌(Ⅱ)联吡啶配合物与酵母RNA的相互作用

通过紫外-可见光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光猝灭和溴化乙啶竞争键合实验研究了Ru(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)(H₂iip)₂](ClO₄)₂{bpy=2,2′-联吡啶, H₂iip=2-(吲哚-3-基)-咪唑[4,5-f][1,10]-邻菲罗啉}的酵母RNA键合性质. 结果表明, 二者键合模式为嵌入键合, 其键合常数为7.09×10⁶ L/mol, 比小牛胸腺DNA的键合常数大, 且比同类配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂的酵母RNA键合常数大.     

血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的溶液构象研究

用固相多肽合成方法合成AngⅡ,并用2DNMR技术测定其在D₂O与DMSO-d₆中的构象.通过偶合常数、ROE效应、化学位移温度系数,确定其二面角约束、距离约束及氢键约束·结果表明,AngI在D₂O与DMSO-d₆中构象极为相近,呈无规卷曲状态,排除了其构象为α螺旋、3₁₀螺旋、β转角、γ转角、平行与反平行β折叠的可能性,且其在水中的构象对温度不敏感.     

周边含己氧基的三代光致变色液晶树枝状大分子的光化学

报道了新化合物含108个己氧基端基的三代(G3)碳硅烷光致变色液晶树状大分子在溶液中的反-顺光异构化反应速率常数k_p, 光回复异构化正/逆反应速率常数k_t和k_c, 热回复异构化反应速率常数k_H, 光回复异构化反应平衡常数k_t/k_c, 活化能E, 异构转化率A/A₀及组分比A'/A₀. G3的光致变色反应速率常数的数量级为10^－1 s^－1, 而侧链含偶氮基元的光致变色聚硅氧烷的光致变色反应速率常数的数量级为10^－8 s^－1, 因此G3的光响应速率比后者快10⁷倍.     

理论研究二米基硼B(Mes)2位置异构对Ir(III)配合物Ir(ppy)2(acac)的光物理性质的影响

采用DFT/TDDFT方法研究了二米基硼B（Mes）₂基团修饰的一类Ir（ppy）₂（acac）配合物1～3的光物理性质. 计算了电子结构,吸收和发射光谱以及自旋轨道耦合矩阵< T₁^α|H_SOC|S_n >和辐射跃迁速率（k_r）,探讨了取代基位置不同对磷光辐射和非辐射跃迁性质的影响. 研究结果表明：向ppy配体的吡啶环引入B（Mes）₂基团,能够加强金属铱（Ir）与配体乙酰丙酮（acac）的相互作用,减小单-三重态能级差ΔE（S₁-T₁）,提高系间窜跃速率和磷光辐射跃迁速率. 向ppy配体的苯环引入B（Mes）₂基团则增大了S₀与T₁的结构变形和自旋轨道耦合矩阵< S₀|H_SOC|T₁ >,使非辐射跃迁速率增加. B（Mes）₂基团位置异构,导致金属d轨道分裂方式不同,其在三个方向的自旋轨道耦合作用不同,辐射跃迁和非辐射跃迁都随之改变. 从理论上解释了通过对ppy配体的吡啶环修饰可获得高磷光量子产率的原因.