化学反应的几何分析 I:动态堆积模型研究

本文首次提出了化学反应过程中几何可能性的定量研究.在下列条件下:(1)反应过程中,惰性配位体的键长,立体角系数等参数保持不变;(2)惰性配位体的压缩性很小;(3)在不压缩其它配位体的条件下,某一配位体在配位球面漂移所需的活化能低于这一配位体所形成的化学键断裂时所需的相应能量.我们提出动态堆积模型.以此来模拟反应过程中各个配位体间的相对位置和运动、配位体之间间隙的大小与受压缩的程度,并计算在反应中间过程中能够容纳新的配位体的最大空缺.考虑到使惰性配位体压缩将产生很大的空间势垒,以UCp3X为例说明了Lewis碱的配合与解离;金属-碳σ键的热分解以及一氧化碳插入反应的可能性.     

Al(Ⅲ)-槲皮素配合物的光谱分析

采用UV和IR分析手段,研究在甲醇溶剂酸性和中性条件下,槲皮素(3,3,′4,′5,7-五羟基黄酮)与A l(Ⅲ)形成配合物的构型、反应配比及在配位反应过程中配体分子中各个配位点的配位能力大小及优先配位的顺序。实验结果表明:在酸性介质中,槲皮素与A l(Ⅲ)所形成配合物的反应配比为A l(Ⅲ)∶Q=1∶1,其配位点为3-羟基-4-酮,配位构型中心为A l(Ⅲ)与一个槲皮素分子形成五元环四配位的配合物。在中性介质中发生两步配位反应,第一步配位反应发生在3-羟基-4-酮配位点其反应配比为1∶2,配位构型为中心A l(Ⅲ)与两个槲皮素分子形成两个五元环之间四配位的配合物;第二步配位反应发生在3,′4′-二羟基配位点其反应配比为2∶1,两个A l(Ⅲ)离子分别在上述两个配位点与一个槲皮素分子形成五元环四配位构型的配合物。     

吡啶甲酸铑阳离子催化甲醇羰基化反应机理的理论计算

采用有效核近似从头算方法,在HF/LANL2DZ水平下用Berny优化法,对吡啶甲酸铑阳离子催化剂催化甲醇羰基化反应中各基元反应的中间体、过渡态和产物的几何结构进行了优化,过渡态结构通过振动分析进行了确认;计算了各反应的活化位垒.CH_3OH与CO在吡啶甲酸铑阳离子催化剂的作用下反应分4步进行:(1)CH3I氧化加成反应;(2)羰基重排反应:(3)羰基配位反应;(4)CH_3COI还原消除反应.对于各基元反应,CH3I氧化加成反应位垒最高(167.78kJ/mol),是整个反应过程的决速步骤;羰基重排反应和CH_3COI还原消除反应的活化位垒分别为110.67和62.94 kJ/mol,羰基配位反应的位垒为零.与[Rh(CO)_2I_2]-催化剂相比,吡啶甲酸铑阳离子催化剂具有相同的催化机理,但后者催化剂上各步反应的位垒较低.     

惰性配位化合物及其在分析化学中的应用

近年来惰性配位化合物(INERT COMP-LEX简称惰性配合物或惰性物)在化学分离与测定中的应用,受到人们的重视。自从惰性概念的提出者H.Taube从动力学上系统地研究了配位反应中配位体交换速率,并以此进行溶液中配位化合物的电子转移反应研究,获1983年诺贝尔化学奖金后,给与之关系密     

螯合型羰基铑配合物催化甲醇羰基化反应的机理研究

报道了螯合型正方平面羰基铑配合物催化甲醇羰基化反应的机理研究. 通过含有两种与铑具有不同配位能力的授体的配体, 与四羰基二氯二铑形成螯合型正方平面阳离子配合物. 研究证明, 该类配合物在催化甲醇羰基化反应过程中, 其活性物种区别于文献报道的[Rh(CO)2I2]－阴离子. 配合物中铑与吡啶环上共轭N形成的N→Rh配键, 在羰基化反应过程中并非通常认为的断裂而是形成新的活性物种, 即配体与铑作为整体参与了CH3I的氧化加成及CH3COI的生成过程. 通过对相应的聚合物配体铑催化剂的研究, 进一步证实了这个反应机理. 这一结果, 对该类催化剂分子设计, 以及克服其工业使用中的催化剂沉淀失活等现象均有重要意义.     

酸性体系V催化木质素β-O-4模型物C—C键高选择性切断

研究了酸性体系下NH_4VO_3催化木质素模型物2-(苯氧基)-1-苯乙酮(1a)的C—C键氧化切断过程.通过优选反应溶剂,在温和条件下(100℃,101 kPaO_2)于DMSO-HOAc(V∶V=3∶1)溶剂中高选择性地得到了苯甲酸和苯酚(产率分别为82.1%和88.1%),并通过对反应过程的监测和催化剂的研究提出了该反应可能的反应路径.反应过程存在两条可能的途径,一是1a先发生C—O键断裂生成苯酚和2-羟基苯乙酮,再催化2-羟基苯乙酮C—C键氧化断裂生成苯甲酸;二是1a直接发生C—C键氧化断裂生成苯甲酸和苯酚.同时,催化剂表征结果表明,+5价钒氧离子是催化活性物种.钒催化剂在反应过程中通过+4和+5价循环完成催化过程.     

HZSM-5分子筛上乙基叔丁基醚合成反应的理论研究

采用ONIOM (B3LYP/6-31G(d,p):UFF)分层计算的方法, 研究了HZSM-5 分子筛上乙醇和异丁烯合成乙基叔丁基醚(ETBE)的反应机理. 通过反应物在HZSM-5 分子筛上吸附性质的研究发现, 乙醇与分子筛酸性位相互作用形成氢键, 而异丁烯则作用在Brönsted 酸位上形成π配位吸附. 确定反应物吸附位置后, 进一步探索反应机理, 结果表明: HZSM-5分子筛上乙醇和异丁烯合成乙基叔丁基醚的反应为协同反应, 并且, 反应物吸附顺序的不同对反应过程存在一定的影响. ETBE合成反应的最优途径以反应物同时吸附形成的复合物作为起点. 在反应过程中, 形成π配位的H原子向异丁烯分子中不饱和双键的端位C原子靠近, 被吸附的乙醇分子中的O原子向异丁烯双键中的另一个C原子靠近, 直到形成C－O键, 生成ETBE. 这一过程中, 原有的质子H加成到异丁烯的端基C上形成C－H键, 而原醇羟基中的H和B酸位附近的O原子作用形成新的酸性位. 相应的协同反应的最低的反应势垒为25.14 kJ·mol^-1.     

[Ir(COD)(diphos)Cl配合物活化sp^3 C-H键及其促进CO、CO2插入Ir-C键反应性能的研究

本文利用[Ir(COD)(μ-Cl)]2与双膦螯合配位体之间的反应合成了三个新的配合物[Ir(COD)(diphos)]Cl(diphos=dmpe、depe、dppe),用IR、NMR、电导和元素分析测定了结构.以CH3CN为反应底物分别考察了它们活化sp^3C-H键的能力及其反应规律.在此基础上进一步研究了使CO、CO2插入生成的Ir-CH2CN键的可能性.结果表明:在温和条件下进行这一插入反应是可能的,并用光谱方法证实有相应的含羰基、羧基的金属配合物的生成.     

配体数与电子化物的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性

用MP2方法得到单配位电子化物M—X(M=Li, Na, K; X=NH3, NCH, HF)和二配位电子化物M—(FH)2(M=Li, Na, K)的几何结构. 使用高水平的QCISD/6-311++G(3df, 3pd)计算了它们的一阶超极化率β0. 在单配位的电子化物中, 单调的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性未表现出来, 而二配位电子化物 M—(FH)2(M=Li, Na, K)的β0值随着碱金属原子序数的增加而增加, 这与文献报道的四配位相关体系的情况一致. 这表明, 电子化物中配位数与一阶超极化率碱金属原子序数依赖性相关.     

基于Diels-Alder点击反应构建壳聚糖-O-聚乙二醇接枝共聚物

通过Diels-Alder(D-A)反应,合成了具有规整化学结构的接枝共聚物,壳聚糖-O-聚乙二醇(CS-O-PEG).D-A反应所需双烯体(呋喃环)通过糠基硫醇与端甲基丙烯酸酯聚乙二醇之间的巯基-丙烯酸酯(thio-acrylate)反应合成得到;马来酰亚胺基丙酸通过活泼酯法偶联到十二烷基硫酸钠-壳聚糖复合物(SCC)羟基上,从而获得亲双烯体.采用红外光谱(FTIR)和核磁共振(1H-NMR)表征了中间产物与最终产物的结构,并用原位核磁监测D-A反应及其逆反应过程.结果表明,聚乙二醇双烯体可在水介质中温和条件下定量接枝到壳聚糖羟基上,反应具有点击特征;同时,聚乙二醇与壳聚糖之间的连接键在高温下(90℃)可通过D-A逆反应而发生断裂.     

纳米氧化铝制备中若干反应过程的研究

本文报道纳米氧化铝材料研制中若干关键步骤的反应过程的考察结果.(1)铝酸钠溶液与碳酸氢钠溶液混合后,产生无定形氢氧化铝沉淀.在碳酸氢钠未大量过剩条件下,氢氧化铝沉淀前有一个反应诱导期.在此期间溶液的紫外吸收光谱已有显著变化.在260nm附近紫外吸收增强;和Ba2[Al2(OH)10]等含六配位铝原子的晶体的紫外光谱对比,讨论了铝酸钠溶液分解的机理;(2)实验表明:和丝钠铝石相比,在上述反应条件下无定形氢氧化铝不是平衡固相而是亚稳相;(3)实验表明:无定形氢氧化铝在拍散和凝胶形成过程中晶化,形成拟薄水铝石.     

聚烯丙硫醇/丙烯酸甲酯羰基铑(Ⅰ)配合物的分子内取代反应

合成了一种新的含有S、O未配位原子的高分子顺二羰基铑配合物 ,用IR和XPS数据研究了其分子内羰基取代反应 ,结果表明在遇热且无CO保护下S、O与铑形成的弱的S→Rh、O→Rh键可取代强的Rh→Cπ键 ,形成稳定的四配位结构 ,从而保护了铑不因末端羰基脱落而分解 ,提高了它的稳定性 ;其分子内取代反应是可逆的 ,在CO气氛下该结构又能够回复到二配位结构     

吡啶光氯化反应过渡态和反应途径的量子化学研究

用量子化学B3LYP方法在3---21G*水平上优化吡啶光氯化反应加成取代反应机理生成邻、间、对位氯代吡啶不同反应途径的过渡态并对反应热和活化能进行了计算,对邻位反应途径进行了IRC反应路解析,计算结果表明邻位反应途径过渡态的能量最低,为－704.830027a.u.,生成2－氯吡啶所需的活化能最低,为114.60kJ/mol。光氯化反应主要产物为2－氯吡啶,与实验结果一致。IRC反应路径显示在反应过程中C(2)---H(7)键的断裂和C(2)-----Cl(8)键的生成是协同但不是同步的。     

聚锆碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征

为了提高SiC陶瓷纤维的综合性能,利用聚二甲基硅烷(PDMS)热解制得的液相产物聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮锆(Zr(AcAc)4)反应,制备了含锆SiC陶瓷纤维的先驱体聚锆碳硅烷(PZCS).选用液相PSCS作为反应原料,可使锆元素在先驱体中分布更加均匀,并能防止Zr(AcAc)4在反应过程中升华.实验合成的PZCS化学式为SiC1.94HxO0.066Zr0.0104,数均分子量Mn=200~400,再成型性良好.反应机理研究表明,反应过程中存在PSCS裂解重排反应,Si—H键在反应中显示出很高的活性,PZCS分子量的增加是PSCS形成的Si—H键与Zr(AcAc)4的配位基发生交联反应的结果.利用PZCS制备的Si—Zr—C—O陶瓷纤维平均强度2.6GPa,平均直径11μm,性能优异.     

钛阳极氧化膜的光诱导钴离子注入

发现光诱导下钴离子可以注入钛阳极氧化膜, 利用光电流谱技术和X-射线光电子能谱技术研究这一过程。结果表明: 在浓度≥0.10 mol·cm~(-3)的Co·(NO_3)_2溶液中, 光照使界面上的钴离子部份受激而具有较高的能量, 这些钴离子能够克服膜/溶液界面势垒和TiO_2晶格激活能进入氧化膜的四面体或八面体空位, 并可能与氧配位形成呈蓝色的钴四配位化合物或粉红色的钴六配位化合物。     

聚烯丙硫醇／丙烯酸甲酯碳基铑（Ⅰ）配合物的分子内取代反应

合成了一种新的含有Ｓ、Ｏ未配位原子的高分子顺二羰基铑配合物,用ＩＲ和ＸＰＳ数据研究了其分子内羰基取代反应,结果表明在遇热且无ＣＯ保护下Ｓ、Ｏ与铑形成的弱的Ｓ→Ｒｈ、Ｏ→Ｒｈ键可取代强的Ｒｈ→Ｃπ键,形成稳定的四配位结构,从而保护了铑不因未端羰基脱落而分离,提取了它的稳定性;其分子内取代反应是可逆的,在ＣＯ气氛下该结构又能够回复到二配位结构。     

金属串配合物[MoMoCo(npo)4(NCS)2]的配位结构及其与电场的关系

应用密度泛函理论B3LYP方法研究了具有分子导线潜在应用的金属串配合物[MoMoCo(npo)4(NCS)2](npo=1,8-萘基-2-酮)的配位结构及其受电场作用的影响。配位方式记为(n,m),其中n、m分别表示4个赤道配体npo^-的O与Co和Mo配位的个数:n=0,1,2,3,4;m=4,3,2,1,0。结果表明:(1)零电场下,基态能量高低为(0,4)>(4,0)>(3,1)≈(1,3)>(2,2),5种配位方式均可稳定存在且互为竞争态。Z方向偶极矩μ(Z)值大小为(0,4)(+)>(1,3)(+)>(2,2)(-)>(3,1)(-)>(4,0)(-)(+、-表示μ(Z)值的正负,与Z方向相同即为正,相反即为负),4个npo^-趋向越一致能量越高极性越大。(2)Mo-Mo具有四重键,键长随μ(Z)值减小而减小,而Mo-Co键长则相反。随μ(Z)值减小前线轨道中πNCS(1)轨道能降低,π'NCS(2)轨道能升高。(3)Z方向电场作用下,除(0,4)外所有配位方式的Mo1-N8键显著增长,结构不稳定。(4)电场作用下前线轨道能级交错,μ(Z)为正值的(0,4)、(1,3)的能隙E_LUMO-HOMO在-Z方向电场中降低更显著,μ(Z)为负值的(2,2)、(3,1)和(4,0)的能隙在Z方向电场中降低更显著。分子极性越大,随电场强度增强能隙降低越显著,分子导电性可能越好。(0,4)、(3,1)和(4,0)可能具有整流效应,但(3,1)和(4,0)的稳定性较低。     

顺二羰基(三齿N-配体)铑(Ⅰ)配合物的分子内取代反应

报道了3种不同结构的三齿N-配体以及与铑形成的顺二羰基配合物.研究表明,正方平面顺二羰基铑配合物在遇热条件下,其配体中未参与配位的授体N原子可取代它的一个端羰基而形成新的三齿配位结构.而在CO气氛下,三齿配位结构回到二齿配位状态.正方平面铑配合物的这一特殊分子内取代可逆反应过程,对于研究这类配合物结构、性能及催化作用均有重要的意义.非正方平面顺二羰基铑配合物则不发生上述分子内取代反应.利用IR和XPS对上述反应进行了表征.     

芳香族羟肟过渡金属配合物及其^1^5N同位素取代红外光谱位移和结构的研究

本文研究了芳香族羟肟过渡金属配合物的红外光谱。试用了^1^5N 和^6^3Cu, ^6^5Cu标记化合物来确定一些键的红外特征吸收频率和金属一配体键振动的吸收, 从而观察配位体与金属配位后的键能变化与配键稳定性的联系。本工作测试下列配位体和过渡金属配合物及其相应的^1^5N 同位素取代物4000~75cm^-^1的红外光谱。     

阴离子协助镍催化碳氟键官能团化反应机理研究

由于碳-氟键的化学惰性,其高效催化转化一直是有机化学中的难题之一.本文运用密度泛函理论(DFT)计算,研究了镍催化碳-氟/碳-氢键交叉偶联反应构建2-芳基噁唑衍生物的机理.计算结果表明,体系中氟负离子能够稳定零价镍金属催化剂,得到氟负离子配位的阴离子镍活性催化物种.在氟负离子协助下碳-氟键对阴离子镍氧化加成得到二价芳基镍物种,是催化循环的速控步骤.在碳氢键切断过程中,Br?nsted碱直接进攻去质子,得到二芳基镍中间体,最终通过还原消除得到交叉偶联产物.在这一过程中,阴离子镍活性催化物种的稳定性明显高于通常推测的中性镍催化物种,这一模型为理解惰性碳-氟键活化反应机理提供了新的思路.