依匹哌唑晶体结构的实验及理论分析

以探究依匹哌唑晶体结构为目的,溶剂扩散法制备获得依匹哌唑单晶体。单晶X射线衍射分析法解析的结果是:属单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数a=9. 4083(5),b=25. 9910(14),c=10. 2293(6),α=90,β=113. 061(7),γ=90,Z=4。差热和热重分析结果表明,依匹哌唑的熔点为182℃,低于该熔点温度时,依匹哌唑具有良好的稳定性,不发生吸热、放热及失重现象。应用"赫希菲尔德"表面分析的结果是:酰胺基团中氧分别与C5氢、C7氢和N3氢形成三个氢键;相邻依匹哌唑分子的苯环有部分重叠,导致晶体中存在弱的π-π堆积作用。相互作用能分析结果表明:依匹哌唑分子间存在11种数值不同的总相互作用能,其中包含酰胺二聚体的相邻分子因形成较强N3—H_3…O_2氢键,分子间相互作用能最大(-86. 8kJ·mol~(-1))。能量框架可视化的结果显示:酰胺二聚体分子间作用能转换为半径最大的圆柱体,并形成反向平行的主体框架结构。本文实验和理论分析相结合,系统地分析了依匹哌唑的晶体结构,探究了依匹哌唑晶体结构中分子间的作用关系。     

N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究

采用分子动力学方法,在正侧(NVT)系综下研究了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)在溶剂中的晶体形貌.通过构建溶剂分子层-晶面的界面吸附模型模拟其动力学平衡构型,计算溶剂与晶体表面间的结合能,进而对真空附着能进行修正并获得溶剂条件下的晶貌.使用自然冷却法在水和水/甲醇中培养FOX-12晶体并利用扫描电子显微镜进行了表征.结果表明,在真空条件下决定FOX-12晶貌的6个重要晶面为(110),(200),(201),(011),(002)和(111);FOX-12在水溶液条件下的主要晶面为(110)和(011),在水/甲醇溶液条件下的主要晶面为(200)和(011),预测的晶体形貌与实验结果相吻合.对水分子和FOX-12的(110)面间的径向分布函数进行了计算,分析了水分子和晶面间的分子间作用力.     

1-烷基-3-甲基咪唑溴化盐离子液体的晶体结构及性能

以不同链长溴代烷烃和N-甲基咪唑反应得到1-烷基-3-甲基咪唑溴化盐,用元素分析和核磁共振对化合物进行了表征.室温下用溶剂蒸发法得到了单晶,并用X射线单晶衍射法测定了晶体结构,该晶体属于三斜晶系,空间群为P-1.化合物采用双分子层结构,水分子参与结构的形成,整个化合物由交叉的线性烷基链、咪唑头基、溴离子和水分子组成,溴离子和水分子之间较强的氢键作用在(010)方向上形成了一个无限的O-H···Br氢键链.用偏光显微镜、差示扫描量热(DSC)技术研究了其液晶行为,证明其一水合物为近晶相热致液晶.液晶区域的温度范围较宽说明水分子起到稳定作用.     

四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构的电化学STM研究

利用电化学扫描隧道显微镜和循环伏安法研究了一种新型的杂杯杂芳烃四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构. 高分辨的STM图像表明, 该杂杯杂芳烃可以在Au(111)表面形成长程有序的单层膜. 此外, 分子以1,3-交替构象吸附, 两个三嗪环平躺在表面, 而苯环倾斜吸附在基底上, 这是分子间与分子-基底间相互作用平衡的结果.     

水合肼在高岭石层间插层行为的量子化学研究

水合肼以其碱性及吸附性受到越来越多的关注,同时它在粘土中的污染问题也越来越受到重视.本工作构建了高岭石团簇模型为Al6Si6O42H42并在B3LYP/6-31G(d,p),MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)和MP2/6-31++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下对一水合肼以及二水合肼在高岭石层间的插层性质(如:优化构型、结构参数、结合能、电荷分布、振动光谱、静电势等)进行探究.计算表明,当一水合肼进入层间后,水分子和肼分子之间的相互作用发生了改变.即水与肼分子分别以氢键的形式插层于高岭石层间,且肼与高岭石之间的相互作用要强于肼与水之间的相互作用,同时插层位点多位于高岭石四面体层和八面体层的重叠区域内,这些都是水合肼易进入高岭石层间而难以脱去的重要因素.当二水合肼进入层间后,随着层间距的不断扩大,肼分子与高岭石铝氧层之间的相互作用仍强于肼分子与水分子间的作用.但当层间距超过1.05 nm时,水分子与肼分子之间的作用则强于肼分子与高岭石的作用,这也印证了若要将肼脱附,需将层间距增大以减弱肼分子与高岭石的作用,再用溶剂将其脱附的可行性.     

分子自组装单层膜的表面浸润性研究现状和展望

立足于分子自组装单层膜的制备及结构, 讨论了分子自组装单层膜的头基基团与基底的作用机理、 主链与环境的温度依赖关系, 特别是其端基基团的化学性质及构象对表面浸润行为的影响. 重点讨论了分子自组装单层膜的端甲基基团对表面能的贡献、 极性端基基团与水分子之间的相互作用以及自组装单层膜表面的分子尺寸粗糙度对表面浸润的影响. 最后, 基于理论和实验基础对以上问题提出新的认知与看法, 并对未来该领域发展的机遇与挑战进行了展望.     

有机酸在γ-Al~2O~3表面自发单层分散及苯甲 酸-γ-Al~2O~3表面结构的研究

有机酸如苯甲酸,水杨酸,邻-或对-苯二甲酸,酒石酸均可在γ-Al~2O~3表面自发单层分散,分散的临界温度取决于有机酸分子中极性基团的数目和极性的强弱。XRD,Raman,FT-IR,UV-vis和TG对苯甲酸-γ-Al~2O~3体系的表征结果表明,苯甲酸在室温下即可在γ-Al~2O~3表面自发单层分散;分散后,苯甲酸分子间的氢键缔合结构垮塌;苯甲酸的羧基与γ-Al~2O~3表面羟基发生相互作用并缩水形成类似羧酸盐的结构;分子中的苯环与载体表面没有直接的相互作用。XRD相定量测得的分散阈值为1.1mmol苯甲酸/100m^2γ-Al~2O~3,与按苯环垂直表面计算所得的最大分散容量1.2mmol/100m^2相近。     

NH4+( (H2O)n(n＝1～9)的量子化学和ABEEM/MM的理论研究

运用量子化学和ABEEM/MM浮动电荷分子力场, 构建描述铵离子-水体系相互作用的精密势能函数, 对 - (H₂O)_n (n＝1～9)簇合物的结构和稳定性等性质进行了研究. 对团簇的结合能和电荷布居分析发现, 当n≤4时, 随着水分子数目的增加, 与水分子间尽可能多地形成线型氢键, 直至水分子在 周围形成完整的第一水合层|当n≥5时, 簇合物以 为中心, 通过氢键网络形成的环状和笼状结构为最稳定. 与第一水合层水分子的相互作用强于水分子之间的相互作用. 结果表明, ABEEM/MM方法的结果与量子化学方法得到的结果有很好的一致性.     

有机酸在γ-Al2O3表面自发单层分散及苯甲酸-γ-Al2O3表面结构的研究

有机酸如苯甲酸,水杨酸,邻-或对-苯二甲酸,酒石酸均可在γ-Al~2O~3表面自发单层分散,分散的临界温度取决于有机酸分子中极性基团的数目和极性的强弱。XRD,Raman,FT-IR,UV-vis和TG对苯甲酸-γ-Al~2O~3体系的表征结果表明,苯甲酸在室温下即可在γ-Al~2O~3表面自发单层分散;分散后,苯甲酸分子间的氢键缔合结构垮塌;苯甲酸的羧基与γ-Al~2O~3表面羟基发生相互作用并缩水形成类似羧酸盐的结构;分子中的苯环与载体表面没有直接的相互作用。XRD相定量测得的分散阈值为1.1mmol苯甲酸/100m^2γ-Al~2O~3,与按苯环垂直表面计算所得的最大分散容量1.2mmol/100m^2相近。     

Cd(ATZ)4( H2O)2] ( PA)2· 2H2O的合成、晶体结构和热分解机理研究

合成了以 5 -氨基四唑为配体的镉配合物 [Cd(ATZ) 4(H2 O) 2 ](PA) 2 ·2H2 O ,并对其进行了晶体结构测定 .测定结果表明 ,该配合物分子具有中心对称性 ,每个Cd2 +分别与 2个水分子中的氧原子和 4个 5 -氨基四唑 (ATZ)分子中的 4-位氮原子配位 ,形成六配位畸变八面体结构 ;在配合物分子间存在大量氢键 ,增加了整个晶体结构的稳定性 .通过DSC和TG -DTG分析 ,提出了标题化合物的热分解机理     

Fmoc-FF二肽分子自组装过程的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟研究了Fmoc-FF二肽分子在溶液中的自组装过程,探究了自组装过程中的驱动力及水桥结构对聚集体稳定性的影响.结果表明,Fmoc-FF二肽分子可以在水溶液中自组装形成结构规整的圆柱形纳米棒;根据Fmoc环间的径向分布函数,通过比较二肽分子之间及二肽分子与水分子间的相互作用,推测二肽分子间的π-π相互作用是自组装过程的主要驱动力;另外的驱动作用体现在二肽分子与水分子之间形成的氢键,其中水分子以水桥结构连接不同的二肽分子,这种水桥结构对自组装结构具有稳定作用.     

二氟尼柳/水滑石插层组装结构、氢键及水合特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟二氟尼柳插层水滑石(DIF/LDHs)的超分子结构, 研究复合材料主客体间形成的氢键以及水合膨胀特性.结果表明, 当水分子总数与DIF分子总数之比Nw≤3时, 层间距dc保持基本恒定, 约1.80 nm; 当Nw≥4时, 层间距逐渐增大, 且符合dc=1.2611Nw+13.63线性方程. 随着水分子个数增加, 水合能驻UH逐渐增大. 当Nw≤16时, 由于⊿UH<-41.84 kJ·mol-1, LDHs-DIF可以持续吸收水, 从而使材料层间距不断膨胀. 但当Nw≥24时, ⊿UH>-41.84 kJ·mol-1, 此时LDHs-DIF层间不能再进一步水合, 因此LDHs-DIF在水环境中膨胀具有一定的限度. 水滑石层间存在复杂的氢键网络. DIF/LDHs水合过程中, 水分子首先同步与层板和阴离子构成氢键; 当阴离子趋于饱和后, 水分子继续与层板形成氢键, 并逐步发生L-W型氢键取代L-A型氢键, 驱使阴离子向层间中央移动, 与层板发生隔离; 最后水分子在水滑石羟基表面形成有序结构化水层.     

苯并咪唑类离子液体及其铅(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及电学性质研究

合成了新的离子液体金属配合物[Pb(m-HNA)(H2O)].NO3.3H2O(m-HNA为N,N′-二-羧甲基-2-丙基苯并咪唑盐),并通过元素分析,红外光谱,对其进行了表征,通过X射线单晶衍射测定了其晶体结构,在晶体结构中,标题物通过π-π相互作用、分子间氢键和配位键自组装成了三维网状结构。另外,电化学性质表明,该配合物的电解过程为准可逆过程。     

水分子在高岭石中插层行为的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-31G(d)理论水平上,构建高岭石的层间团簇模型Si6Al6O42H42(层间距为0.844 0和1.000 0nm),并对高岭石层间及其与n(n=1～3)个水分子相互作用的团簇的各种性质进行研究,如优化的几何构型、电子密度、氢键、能量、NBO电荷分布、振动频率等.结果表明,随着水分子个数n(n=1～3)的增加,体系的能量逐渐降低.水分子通过多种类型的氢键插层于高岭石层间,其中水分子间的氢键强度最强,其次是水分子与铝氧层之间形成的氢键,再次是水分子与硅氧层之间的氢键;层间距随着插层分子的增多而增大,但高岭石层间的活性位点依然存在,且位置较插层前没有明显变化.     

乳酸脱氢酶—水体系中不冻结水量的测定

许多研究表明,在蛋白质-水体系中由于蛋白质分子和水分子间的相互作用,使蛋白质周围的水的性质和状态发生了变化,其中一部份水分子以氢键与蛋白质分子表面的极性基因相结合,成为不冻结水(在我们的实验条件下,冷却至-40℃仍不冻结的水),而另一部份     

柔性羧酸配体一维铜（Ⅱ）配位聚合物的合成与晶体结构

以柔性羧酸配体4-氨基-1,2,4-三氮唑-3,5-二硫代乙酸（H2L）和氯化铜为原料,用常规溶液反应法,制备了配位聚合物[Cu（L）（DMF）（H2O）]n（DMF=N,N-二甲基甲酰胺）,并用X射线衍射分析确定了其晶体结构．结构分析表明：该配合物中每个铜（Ⅱ）为五配位,呈畸变的四方锥构型．与来自两个配体的一个N原子、两个羧基O原子和一个DMF的O原子、一个水分子的O原子配位．配体将Cu（Ⅱ）桥联起来形成沿a轴方向的一维链,链间通过氢键相互连接形成沿b轴方向的二维层,层与层间又通过S…S弱相互作用构筑成三维超分子网络．此外,元素分析、红外光谱和热分析的结果也证实了配合物的组成．     

两性霉素B与鞘磷脂单分子层的相互作用

选取哺乳动物生物膜中的重要脂质分子鞘磷脂(SM)作为单分子膜的基本组分, 采用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术研究了不同比例的两性霉素B/鞘磷脂单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线以及基于π-A曲线的混合性分析, 同时通过原子力显微镜(AFM)研究了其表面形态的变化. 结果表明, 组分间的摩尔比和表面压力对混合单层膜稳定性、混合性以及分子间相互作用具有重要影响.     

分子印刷板

分子印刷板是一种主体分子修饰的特制表面,通过超分子相瓦作用在该表面上固定客体分子.在分子印刷板的研究过程中发展的"多重相互作用"理论,可以更好地定量理解分子印刷板与客体分子间的超分子相互作用过程.通过对分子印刷板的广泛研究可以加深人们对超分子化学、表面化学、化学生物学等领域的认识,拓展其在纳米技术、分子的表面定位等方面的应用.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为,在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响.根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为,解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因:(1)相比PDMS涂层,蛋白质与PEG涂层的结合能量较低,使其结合更加疏松;(2)蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障,PEG表面与水分子之间结合紧密,结合水难于脱附,造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量,不利于蛋白质的吸附.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为, 在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响. 根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为, 解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因: (1) 相比PDMS涂层, 蛋白质与PEG涂层的结合能量较低, 使其结合更加疏松; (2) 蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障, PEG表面与水分子之间结合紧密, 结合水难于脱附, 造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量, 不利于蛋白质的吸附.