几种香豆素衍生物核磁共振谱的理论研究

在B3LYP / 6-311G(d,p)水平下对六种香豆素衍生物的结构进行了优化,并通过振动分析验证了其稳定性。利用GIAO方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平下研究了香豆素衍生物的NMR谱。研究表明,六个化合物结构共平面性较好,具有较大共轭体系;不同的取代基和取代基的不同位置对几种香豆素衍生物的NMR都有不同的影响。苯环上的氢原子被其他基团取代后,其α-C原子和邻位碳原子的δ值变化明显,而间位碳原子δ值几乎没有变化。取代基的电负性对α-C原子δ值的影响具有一定规律性,而共轭效应对苯环碳原子的影响则更为复杂。最后,为了说明理论计算值与实验值之间的相关性,给出了六种衍生物化学位移值的理论与实验值相关图,并进行线性回归。结果表明,六种香豆素衍生物的化学位移理论与实验值之间的相关性非常好。     

取代亚胺中亚胺基^15N NMR化学位移规律的研究

提出了计算苯甲醛亚胺、N-苯基亚胺、N-甲基亚胺、N-异丙基亚胺中亚胺基氮原子15N NMR化学位移的经验公式:δcal=δ0n Δα Δβ Δγ c.按亚胺基氮原子和碳原子上两类取代基的不同分别结合最小二乘法通过线性回归各得到5种取代基参数,计算结果分别以其化学位移数据为样本点作回归检验,置信度为99.5%,最大误差Δδ≤3.1,大约有95%的15N NMR化学位移计算值的计算误差小于3.0(相对误差小于0.3%).初步分析了芳香族亚胺苯环上对位取代基对亚胺基氮原子化学位移的影响.     

取代亚胺中亚胺基15N NMR化学位移规律的研究

提出了计算苯甲醛亚胺、N-苯基亚胺、N-甲基亚胺、N-异丙基亚胺中亚胺基氮原子¹⁵N NMR化学位移的经验公式：δ_cal=δ_0n+Δα+Δβ+Δγ+c. 按亚胺基氮原子和碳原子上两类取代基的不同分别结合最小二乘法通过线性回归各得到5种取代基参数,计算结果分别以其化学位移数据为样本点作回归检验,置信度为99.5%,最大误差Δδ≤3.1,大约有95%的¹⁵N NMR化学位移计算值的计算误差小于3.0（相对误差小于0.3%）. 初步分析了芳香族亚胺苯环上对位取代基对亚胺基氮原子化学位移的影响.     

药物小分子化学位移的量子化学计算研究

核磁共振的谱峰归属对分子结构的确定至关重要,用理论计算方法预测化学位移对谱峰的正确归属是极其有帮助的. 我们用量子化学的方法预测了乙酰水杨酸及其衍生物分子上碳原子的化学位移,并通过比较计算值和实验值得到不同理论计算方法的误差范围. 用HF和DFT理论计算芳环碳的化学位移时,CSGT方法比GIAO方法更为准确. 与其它方法相比,B3PW91//CSGT 在6-311G(d,p)基组下得到的芳环碳的化学位移最接近实验值. 采用B3LYP//GIAO计算时, 使用不同的基组 6-31G(d,p)和6-311++G(3df,3pd)得到的化学位移计算值只有δ 0.01~2.04的差异. MP2方法非常耗时,且对于计算精度的改善并不显著; 并且,由于电子相关性的影响,碳原子周围的电子环境对化学位移计算的准确性影响很大. 与实验值比较,HF方法由于忽略电子相关效应所以表现较差. 另外,碳链的增长对计算准确性也存在一定影响.      

2,4,6-三甲氧基苯-1-O-D葡萄糖苷的核磁共振谱的理论研究

应用规范不变原子轨道GIAO法,分别在HF/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d)和HF/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平上,计算了从卫茅科南蛇藤属植物苦皮藤中分离鉴定出的2,4,6-三甲氧基苯-1-O-D葡萄糖苷(化合物1)的α和β分子构型的1HNMR和13CNMR的化学位移值,并对理论计算值与实验值的误差进行了统计分析,其中β分子构型的计算值与实验值较为接近,结合α和β分子构型的总能量计算值,预测化合物1分子应择型于β构型,即为2,4,6-三甲氧基苯-1-O-β-D葡萄糖苷,这与根据糖的端基质子化学位移和耦合常数实验值(δH=4.81,J=7.3Hz)推断的结论相吻合,进一步说明理论计算的合理性.     

3种黄酮醇类化合物核磁共振碳谱的理论研究

在B3LYP/6-31G水平下优化了3种黄酮醇类（山奈酚,槲皮素,杨梅素）化合物的几何构型. 在振动分析中,均未出现虚频率. 在B3LYP/6-31G的水平下计算了该类化合物的核磁共振碳谱. 研究结果表明：3种分子均有分子内氢键形成,且分子内氢键的键长为0.17~0.18 nm左右 . 本文讨论了羟基引入之后对邻近C的化学位移的影响. 从取代基对NMR的影响来看,随着取代基对苯环的供电子能力的加强,取代基邻近的一些C的化学位移有所改变.      

取代苯甲酸羧基中的17O-NMR化学位移研究

提出了计算取代苯甲酸羧基¹⁷O NMR化学位移的公式：δ_cal（¹⁷O）=250.0+Δo+Δm+Δp,通过线性回归法确定了8种取代基参数.经回归检验表明该公式计算结果置信度为99.5 %,羧基¹⁷O NMR化学位移计算值与实验值的偏差Δδ全部在2.0以内.     

利用1H和13C NMR研究α-取代萘的取代效应

本文研究了一些α-取代萘中不同取代基对萘环¹H和¹³C NMR化学位移的影响,发现随取代基电负性和取代基特性常数的不同,各个位上¹H和¹³C的化学位移变化范围不同,从而对化学位移与取代基电负性及取代基特性常数之间的规律性进行了探讨。实验结果表明,用¹H和¹³C NMR化学位移可鉴别萘衍生物的价键状态、化合物的结构及取代基的性质。     

四种姜黄素类似物核磁共振谱的理论研究

在B3LYP/6-31G(d, p)水平下优化了四种姜黄素类似物的几何构型,并通过振动分析验证了其构型稳定性。在B3LYP/6-311G(d, p)水平下计算了该类化合物的核磁共振谱,研究结果表明：四种化合物主体结构共平面性较好,为一较大共轭体系。由于羟基及甲氧基的引入,使Compound-B/C/D中C₃,C₄以及Compound-A/D中C₅均具有较大δ值,Compound-A中C₄和C₆的δ值相对较小,C₃的δ值相对较大。而在羰基与碳碳双键所形成的共轭羰基化合物中,羰基C₁₃的δ值(183 ppm)相对于乙醛中的δ值(201ppm)有所减小,C_{11, 15}(α碳)的δ值(122 ppm)相对减小,而C_{9, 17}(β碳)的δ值(145 ppm)相对增大。最后,通过线性回归方法,利用相关系数值r研究了1H NMR δ值的实验和理论计算值的相关性,结果表明相关性较好,实验值和理论值基本吻合。     

N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯的1H NMR研究

报道了N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯类化合物的¹H NMR数据,研究了α位苯环上取代基对α-CH的化学位移的影响.根据单晶结构确定了膦酸二乙酯的两个乙氧基的核磁不等价现象是由α位苯环的屏蔽作用造成的.研究了α位苯环上取代基对α位苯环的屏蔽作用的影响,并利用构象重叠方法解释了邻位取代基对屏蔽作用的影响.     

N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯的1H NMR研究

报道了N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯类化合物的¹H NMR数据,研究了α位苯环上取代基对α-CH的化学位移的影响.根据单晶结构确定了膦酸二乙酯的两个乙氧基的核磁不等价现象是由α位苯环的屏蔽作用造成的.研究了α位苯环上取代基对α位苯环的屏蔽作用的影响,并利用构象重叠方法解释了邻位取代基对屏蔽作用的影响.     

噻二唑衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

含噻二唑环偶氮类芳香有机化合物具有良好的有机非线性光学性能.采用密度泛函理论B3LYP方法和6-311++G(d,p)基组对6个噻二唑衍生物分子进行结构优化与频率计算,运用含时密度泛函理论对其吸收光谱进行理论计算,采用有限场方法及自编程序计算其三阶非线性光学性质(NLO).结果表明,6个分子的吸收波长在361~383nm范围内,属于近紫外区.组成噻二唑衍生物分子的羟基苯环与噻二唑环均不共面,-CH3或Cl引入到羟基苯环的邻、间、对位后,其共面程度与三阶NLO系数γ均按邻、间、对位取代递减.同一位置,引入-CH3比引入Cl原子的三阶NLO系数γ大.因此,在羟基苯环的邻位引入较强的供电子基,可以设计成为良好的三阶非线性光学材料.     

用^1HNMR芳烃质子鉴定α—卤代桂皮酰胺类化合物的构型

桂皮酰胺类化合物的Z或E—构型,影响其对中枢神经的药理作用(兴奋或抑制),根据NMR测定结果,该类烯氢未取代的化合物,可以用两个烯氢的偶合常数大小来鉴定其构型(J_E>J_Z);α—卤代的桂皮酰胺,可根据β—烯氢的化学位移(δ_(H(z))>δ_(H(E)),差别大于1 ppm)和NH的化学位移(δ_(H(z))>δ_(H(E)))来区分.但对α—卤代的桂皮酰哌啶类化合物,其哌啶环的氮上无氢,两种构型的β—烯氢的化学位移的差别也不大,可以利用(?)C=O与β—烯氢的偶合常数~3J_(CH)来区别.但~3J_(CH)不易测定,干扰因素也多.有些化合物可根据N上取代基的大小,导致(?)C(?)键和芳环自由转动程度不同及优势构象各异、面角改变等来鉴定构型(Z或E).综合和比较这些化合物的~1H谱发现α—卤代桂皮酰胺类化合物,不论酰胺氮上带有何种取代基,苯环上取代基的种类与数目,芳烃质子的化学位移与峰形,Z型和E型有显著的不同,特别是α—位为较大的溴原子取代时,这种差别更明显,可用于鉴定这些化合物的构型.     

一种香豆素衍生物分子的红外光谱及核磁共振谱的理论研究

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上对一种香豆素衍生物分子进行几何结构优化,得到其最稳定构型、分子能量及HOMO、LUMO轨道能量。在优化结构的基础上用同样的方法,在B3LYP/6-31G基组水平上计算了该分子的红外振动光谱和核磁共振1HNMR谱,并对其红外光谱峰位及1HNMR化学位移进行了归属。     

白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态结构的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平对白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态进行了结构优化、频率计算和自然键轨道(Natural Bond Orbital,NBO)分析.在MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平比较了白藜芦醇顺反异构体的能量.反式白藜芦醇整个分子呈平面结构,顺式白藜芦醇两苯环之间存在约30o扭角.第一三重激发态中两苯环几乎处于互相垂直的关系,C7-H5与C8-H6键也是几乎互相垂直的关系.顺式和反式白藜芦醇C7-C8的σ键成键情况分别为sp1.53-sp1.53和sp1.59-sp1.60,C7与C8各自提供p轨道形成π键,即形成C7=C8双键.三重态中,C7-C8的成键情况为sp1.92-sp1.89,没有p-pπ键,C7、C8均还有一个2p轨道未参与杂化,NBO分析证实C7、C8的各自剩下的2p轨道均几乎独立形成了高能量的反键轨道,分别垂直于单羟基和双羟基苯环,C7-C8键长明显长于白藜芦醇顺反异构体.顺式白藜芦醇比反式白藜芦醇的自由能高约1.3-2.5 kcal/mol,反式构型是热力学稳定构型.含时密度泛函方法(Time-Dependent Density Functional Theory,TD-DFT)方法,B3LYP/6-311++G(d,p)水平计算得反式和顺式白藜芦醇最强紫外吸收峰分别在330 nm和319 nm.     

白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态结构的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平对白藜芦醇顺反异构体及第一三重激发态进行了结构优化、频率计算和自然键轨道(NBO)分析。在MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平比较了白藜芦醇顺反异构体的能量。反式白藜芦醇整个分子呈现平面结构,顺式白藜芦醇两苯环之间存在约30º扭角。第一三重激发态中两苯环几乎处于互相垂直的关系,C7-H5与C8-H6键也是几乎互相垂直的关系。顺式和反式白藜芦醇C7-C8的σ键成键情况分别为sp1.53-sp1.53和sp1.59-sp1.60,C7与C8各自提供p轨道形成π键,即形成C7=C8双键。三重态中,C7-C8的成键情况为sp1.92-sp1.89,没有p-p π键,C7、C8均还有一个2p轨道未参与杂化,NBO分析证实C7、C8的各自剩下的2p轨道均几乎独立形成了高能量的反键轨道,分别垂直于单羟基和双羟基苯环,C7-C8键长明显长于白藜芦醇顺反异构体。顺式白藜芦醇比反式白藜芦醇的自由能高约1.3-2.5kcal/mol,反式构型是热力学稳定构型。TD/DFT方法,B3LYP/6-311++G(d,p)水平计算得反式和顺式白藜芦醇最强紫外吸收峰分别在330nm和319nm。     

取代基效应对脂肪醇^13C NMR化学位移的影响

用原子电负性、静电作用、极化度作为基本参数, 并结合表征原子空间连接方式的立体效应参数, 对醇分子中不同环境碳原子的化学位移进行关联, 将120个模型化合物(91个脂肪一元醇, 29个二元醇)中747个碳原子相关参数值和化学位移值带入模型中得到如下估算方程:δC=42.947 9 + 63.064 0Qi-3.628 6F+5.121 3Σαx-6.584 8QiΣαx-4.842 7NαH-0.585 5NγH-4.104 6NγOH(R=0.998 1 R2=0.996 1 S=1.14 F=27 125.2 n=747)方程中各参数物理意义比较明确. 通过用"留一法"(LOO)检验(Rcv=0.998 0, R2cv=0.996 0, Scv=1.16)及对样本外5个化合物69个碳原子化学位移的预测值和实验值比较, 结果表明模型方程具有很好的稳定性和预测精度, 该模型的提出为以后计算更加复杂化合物的13C NMR化学位移奠定了良好的基础.     

氟苯类化合物19F NMR化学位移的计算

提出了计算氟苯类化合物¹⁹F NMR化学位移的公式：δ_cal（¹⁹F）=-113.5+Δo+Δm+Δp+C, 结合最小二乘法通过线性回归得到了20种取代基参数, 计算结果以160种氟苯类化合物的263个¹⁹F NMR化学位移数据为样本点作回归检验,置信度为99.5%,计算值与实验值的平均偏差为0.628,计算值与实验值的标准偏差为4.720,约有93.2%的¹⁹F NMR化学位移计算值的计算误差<7.0（相对误差<0.7%）.     

寡聚(亚硅基二炔基蒽)电子结构和光谱性质的密度泛函理论研究

聚(亚硅基二炔基蒽)(PSDEA)经实验测定具有空穴传输的能力. 为了模拟此高聚物的性质, 设计了一系列亚硅基二炔基蒽(SDEA)的寡聚物,利用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G(d)水平上对其构型进行优化. 寡聚物的能隙随着链长的增加而减少,同时蒽环上吸电基团的存在也使能隙减少. 在B3LYP/6-31G水平上计算寡聚物的¹³C化学位移以及蒽环中心位置的核独立化学位移. 寡聚物中与硝基相连的碳原子的化学位移与未连硝基的寡聚物中相同碳原子的化学位移相比向高场移动. 蒽环中心的芳香性在吸电子基团存在时减弱,但随着亚硅基数目的增加而增强. 用于核独立化学位移计算的最敏感区域是蒽环上方0.1 nm处.     

N-芳基取代甲基丙烯酰胺的1H-NMR分析

本文采用酰氯路线由甲基丙烯酰氯同苯胺、对甲苯胺、邻甲苯胺、对溴苯胺、对硝基苯胺、邻硝基苯胺、α-萘胺等反应制得了一系列N-芳基取代甲基丙烯酰胺(N-ArMA).给出了这些新单体的¹H-NMR谱图.研究了这些单体中苯环上不同取代基及同一取代基在不同取代位置上对质子的化学位移的影响.研究结果表明,不同的取代基由于不同的电子效应使苯环上质子峰发生位移,按向低场位移顺序是: -NO₂ >-Br >-H >-CH₃ 同样的取代基在邻位取代使苯环质子移向低场更显著.化学位移的实测值与经验公式计算值比较一致.