木榄醇手性光谱的密度泛函研究

手性光学理论研究有助于解释手性分子的旋光机理和设计新的手性药物.采用B3LYP方法,计算了木榄醇A—C的旋光度和圆二色谱.从分子结构、正则振动和电子结构方面,探索了分子手性微观起源,分析了旋光度和电子圆二色谱的溶剂效应.表明OH的引入可调节分子的手性,甲基和苯环加强了分子的手性.发生在手性骨架上的振动和电子跃迁,加强了分子的手性.溶剂效应减小旋光度、削弱电子圆二色谱. 关键词： 木榄醇 光学活性 密度泛函理论 圆二色谱     

云南松松塔中两种新木脂素圆二色谱的密度泛函研究

采用梯度校正的密度泛函理论方法,计算了云南松松塔中分离的2种新木脂素的绝对结构为7S,8R的手性结构、电子吸收光谱、电子圆二色谱、红外振动光谱和振动圆二色谱,计算值与实验值相符. 分子轨道和振动模式分析,两种新木质素具有相似的手性光谱. 电荷密度转移对电子圆二色谱具有主要贡献;而振动圆二色谱主要源于分子骨架运动.     

云南松松塔中两种新木脂素圆二色谱的密度泛函研究

采用梯度校正的密度泛函理论方法,计算了云南松松塔中分离的2种新木脂素的绝对结构为7S,8R的手性结构、电子吸收光谱、电子圆二色谱、红外振动光谱和振动圆二色谱,计算值与实验值相符. 分子轨道和振动模式分析,两种新木质素具有相似的手性光谱. 电荷密度转移对电子圆二色谱具有主要贡献;而振动圆二色谱主要源于分子骨架运动.     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD谱理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法和极化连续介质模型(PCM),在B3LYP和混合基组(C,H原子采用6-31G(d);Zn、N、O采用6-311++G(2d,p))水平对L-苏氨酸卟啉锌(L-Thr-TPPZnII)的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,在相同基组水平进行了电子圆二色谱(ECD)研究,根据计算获得的电子跃迁吸收波长(λ)和电子旋转强度(R)拟合得到了ECD谱.除吸收峰位置有一定的蓝移外,计算获得的ECD谱带形与实验谱基本吻合.通过跃迁性质分析对实验光谱进行了理论解析.理论研究发现L-Thr-TPP ZnII的ECD谱吸收带主要来源于分子内的π→π*的荷移跃迁.353 nm处的负性Cotton效应具有明显的分子内电子转移特征,电子从卟啉环向氨基酸残基转移.     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD的谱理论研究

采用密度泛函理论方法和极化连续介质模型,对L-苏氨酸卟啉锌的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论进行了电子圆二色谱研究.计算获得ECD谱带形与实验谱基本吻合. 通过对有关跃迁性质的分析对实验谱进行了理论解析.     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD的谱理论研究

采用密度泛函理论方法和极化连续介质模型,对L-苏氨酸卟啉锌的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论进行了电子圆二色谱研究.计算获得ECD谱带形与实验谱基本吻合. 通过对有关跃迁性质的分析对实验谱进行了理论解析.     

两种手性超分子螺旋链化合物的结构、VCD和荧光分析

采用非手性物质合成了配位聚合物[C10H18CuN2O9S]n（1）和[C10H14CdN2O7S]n（2）。通过元素分析,红外光谱（IR）,热稳定性分析,荧光光谱,X射线粉末衍射（XRD）,X射线单晶衍射对其进行了分析。结构分析表明,1和2分别属于手性空间群P 65和P 6122,均在c轴方向上通过氢键形成一维超分子螺旋链。振动圆二色谱（VCD）表明两种配位聚合物都非外消旋的,分析了螺旋结构对VCD光谱影响,并对2的VCD光谱进行了理论计算,计算结果与实验相符,表明化合物手性可能来自一维超分子螺旋链。二者的固体荧光光谱分析表明：1在468nm处的宽峰为金属与配体的相互作用引起的;2在325—450nm处荧光主要由配体产生,配体与Cd的配位作用形成的刚性平面增强了荧光的强度。     

氧化槐果碱结构的测定及其振动圆二色谱研究

采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和振动圆二色谱仪(VCD)测量氧化槐果碱固体的红外光谱和振动圆二色谱。采用密度泛函方法(DFT)分别在B3LYP/cc-PVTZ和B3LYP/6-311+G(d, p)水平下,对气相中氧化槐果碱分子结构进行了优化,然后在相同水平下计算了氧化槐果碱的红外光谱(IR)以及振动圆二色谱(VCD)。将实验谱图与理论计算谱图进行对照,以确定氧化槐果碱的实际构象以及构象分布。由对比结果可知：采用B3LYP/6-311+G(d,p)水平下,以吉布斯自由能进行玻尔兹曼加权平均后的理论IR和VCD谱图与实际光谱图最为接近,说明在常温下氧化槐果碱具有A/B-trans C/D-trans和A/B-trans C/D-cis两种优势构象,且玻尔兹曼分布显示两种构象均以一定比例共存,且通过对氧化槐果碱的两种优势构象分析,发现A/B环的立体结构为：椅式-椅式,C/D环的立体结构为：椅式-沙发式。     

电子圆二色光谱图的模拟与软件开发

有机小分子化合物,尤其是天然产物具有复杂和多样的结构,且一般含有多个手性中心,确定其绝对构型一直是结构鉴定的难点之一。电子圆二色光谱(ECD)具有样品无损、曲线简洁等优势,是鉴定绝对构型的强有力的手段之一。利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)等量子化学理论以及计算机技术,对化合物的理论ECD计算模拟,与实验值对比确定绝对构型是目前主流技术。计算模拟流程如下：首先确定化合物的相对构型,其次运用构象搜索软件对化合物进行构象分析,然后对搜索得到的多个最低能量态构象(如能量阈值在2.0 kcal·mol^-1以内)进行几何优化和振动分析,将已经优化完成的优势构象投入ECD计算,计算ECD相关参数,得到电子激发能(eV)和转子强度(10^-40 erg-esu-cm)等数据,最终根据数据进行多构象谱图拟合。该研究主要对ECD曲线的模拟方法、 ECD计算结果的评价标准进行了全面总结。在此基础上,运用Python语言开发了一款自动化处理高斯ECD计算结果、模拟ECD曲线的软件,该软件能够对计算得到的输出文件进行定位,对于化合物几何优化和振...     

银杏内酯分子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论方法详细考察四种银杏内酯分子(银杏内酯A、B、C和J)的结构和光谱性质.研究发现，改变银杏内酯上的取代基，银杏内酯分子骨架具有相对稳定的结构.基于优化得到的稳定结构，我们计算得到了四种银杏内酯分子的红外(Infrared,IR)光谱、拉曼(Raman)光谱和振动圆二色(Vibrational circular dichroism,VCD)光谱性质.我们发现，四种银杏内酯分子的IR光谱图在1100 cm-1有较明显的区别，这些振动峰主要是银杏内酯分子中C-O-C键的伸缩振动峰.在Raman光谱图中，波长在3600cm-1处为银杏内酯分子中羟基的伸缩振动，银杏内酯A、银杏内酯B、银杏内酯C分裂成了两个强度不等的振动峰，而银杏内酯J分子表现为一个宽的振动峰.在VCD光谱图中，我们发现四种银杏内酯分子在3800 cm-1附近有明显的区别.     

Ni基催化剂在邻甲酚原位加氢反应中的催化性能

采用等体积浸渍法制备了一系列负载型Ni基催化剂,利用XRD、H₂-TPR、NH₃-TPD 等技术表征了催化剂的理化特性,考察了载体(CMK-3、SiO₂ZrO₂、MgO、Al₂O₃)、助剂(Cu、Ce、Fe)对Ni基催化剂理化特性的影响,测试了230 oC、0.1 MPa冷压下催化剂对邻甲酚原位加氢反应的性能．结果表明,在负载型镍基催化剂作用下,甲醇水相重整制氢反应可以与邻甲酚的原位加氢反应相耦合;以CMK-3为载体的催化剂活性明显优于其他三种载体,邻甲酚的转化率为45.35%;助剂的添加对催化剂性能影响显著,Fe 的引入使原位加氢体系的转化率降至40.49%,助剂Ce、Cu的加入提高了Ni/CMK-3催化剂的原位加氢反应性能,转化率分别提高至64.6%、66.8%,Cu的添加改变了产物的分布,在产物中出现了新产物甲苯;同时探讨原位加氢反应路径及反应机理．     

NaK低激发态光谱性质和辐射寿命的从头算

本文对NaK的电子结构做了高级从头算. 计算了与三个最低解离极限相关的10个?-S态的势能曲线. 基于计算的势能曲线,得到了束缚?-S态的光谱常数,与实验结果吻合较好. 用半经典散射理论分析了单重态基态X¹Σ⁺和三重态基态a³Σ⁺的最大振动量子数. 研究了包括跃迁偶极矩、夫兰克-康登因子和辐射寿命在内的跃迁特性. 研究结果表明,这种计算方法可以为超冷碱双原子分子实验提供较为可靠的参数估计.     

利用高分辨率光谱和从头算理论研究9-甲基蒽的大振幅运动

本文利用平行超音速射流和光频梳技术观察到9-甲基蒽(9MA)的多普勒的高分辨率和高精度光谱. CH₃内部旋转的势能曲线用六重对称正弦函数表示. 之前报道的9MA-d12的势垒(V₆)远远低于9MA-h12[M. Baba, et al., J. Phys. Chem. A 113, 2366 (2009)]. 本文对多组分分子轨道法进行从头算方法的理论计算. 氘代取代势垒降低的部分原因是H和D原子核的波函数不同.     

He-H2S复合物的六维从头算势能面和束缚态

采用[CCSD(T)]-F12a/aug-cc-pVTZ方法，同时在基组中引入中心键函数(3s3p2d1f1g)构建了He-H$_2$S复合物的高精度六维势能面. 除分子间振动坐标，同时考虑了H₂S分子内的v₁对称伸缩振动Q₁正则模、v₂弯曲振动Q₂正则模和v₃反对称伸缩振动Q₃正则模三种振动模式. 将计算得到的六维势能面在Q₁，Q₂和Q₃方向上分别做积分得到H₂S单体分别处于振动基态、v和v₃激发态下的He-H₂S的三个振动平均势能面. 计算结果表明，每个平均势能面都有一个T形全局极小值、一个平面局部极小值、两个平面内鞍点和一个平面外鞍点. 全局极小值的几何构型位于R=3.46 ?，θ=109.9°和φ=0.0°，势阱深度为35.301 ^-1. 在径向部分采用离散变量表象法和角度部分采用有限基组表象法并结合Lanczos循环算法计算了He-H₂S的振转能级和束缚态. 计算发现He-(para-H₂S)在H₂S的v₂和v₃区域的带心位移分别为0.025 cm^-1和0.031 cm^-1，而He-(ortho-H₂S)的带心位移分别为0.041 cm^-1和0.060 cm^-1，都表现为蓝移.     

基于芯-电子结合能偏移的碱金属中的表面、尺寸和热效应

还原氧化石墨烯是大规模生产石墨烯的前体;然而迄今为止,还原氧化石墨烯的电子结构还没有达成共识. 本文运用从头分子动力学方法研究羟基在石墨烯表面的吸附过程. 在吸附过程中,OH基团首先在位于两个碳原子桥位上方形成物理吸附络合物,然后翻越过渡态,最终被吸附在一个碳原子的顶位位点. 结果显示5×5石墨烯表面最多可以吸附6个羟基,表明石墨烯表面羟基的覆盖率约为12%. 计算结果还显示,负吸附能随着羟基吸附数目的增加而线性增加,带隙也随着羟基吸附数目的增加而线性增加.     

从头算自洽晶格动力学研究高压下钛结构相的稳定性

借助能够考虑声子间相互作用的从头算自洽晶格动力学方法,计算了钛的高温声子色散曲线,并通过分析其声子频率,计算了高温高压下的声速,并由声速获得了弹性常数的数据．通过分析声子色散 曲线能够直接获得钛各种相的动力学稳定区域,比较各相的自由能,较为准确地获得了钛的相图．     

高温高压下Zr2AlC的结构及热学性质的第一性原理

利用密度泛函理论研究了高温高压下Zr₂AlC的结构和热力学性质,计算得到Zr₂AlC的晶格参数与实验值符合较好．研究了Zr₂AlC的弹性常数、体模量、剪切模量和杨氏模量等力学性质随压力变化的趋势．同时研究了维氏硬度随压力的变化趋势．通过计算得到的杨氏模量预测了Zr₂AlC的弹性各向异性．最后,基于准简谐德拜模型,成功预测了Zr₂AlC的德拜温度、热容、热膨胀系数和Grüneisen参数随着压强和温度的变化关系.     

乙炔高温裂解的从头算动力学模拟

本文采用了从头算动力学结合量化计算来研究乙炔的热裂解,发现了一条通过连续乙烯基卡宾加成生成苯环的机理,并和与这条路径相竞争的路径进行了对比. 此外,还得到了乙烯基卡宾的寿命.     

单根超细多壁碳纳米管大尺寸弹性形变过程原位纳米力学研究

本文利用原位透射电子显微镜技术,研究了单根超细(直径20 nm)多壁碳纳米管(MWCNT)在轴向载荷下形貌和结构的演化过程,并对同步获取的多壁碳纳米管力-位移(F-D)曲线进行了分析.有趣的是,经历过15次轴向压缩循环后,MWCNT在形貌和结构上都几乎保留了原始形态.大尺寸的弹性形变过程表明,碳纳米管具有良好的柔韧性和抗压缩性能.根据F-D曲线拟合得出的碳纳米管的杨氏模量约为0.655 TPa.     

B-X and C-X Band Systems of CuCl Revisited: Laser-induced Fluorescence Study in 465−490 nm

通过20400～21800 cm^-1的激光诱导荧光激发谱,重新研究了CuCl的B～X和C～X带系,洪特情形(a)的转动分析揭示出明显的单重态到单重态的跃迁特征. 测量的寿命(分别为4.670和4.667 μs)对于纯的单重态明显太长, 表明CuCl的B态和C态应该位于单重态(¹П和¹∑⁺)和三重态(³П_0,1,2)的混合区,光谱所观测到的这两个激发态可能是被临近三重态严重微扰的单重态.