1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯晶体热膨胀各向异性的模拟研究

对新型钝感高能炸药组分1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）,考察并选择了适用的分子力场和超晶胞初始构型,通过303K-378K温度范围在NPT系综下的分子动力学模拟（MD）,得到常压下各温度的FOX-7晶体平衡构型,发现随温度升高晶体内分子的取向和堆积方式不变;通过线性拟合求算出线膨胀系数,发现αb明显较大而αc与αa接近但不相等;接着采用密度泛函理论(DFT)方法随各向棱长膨胀的能量变化进行了模拟计算,发现得到的能量变化成各向异性并与各向热膨胀系数相关,从而建立FOX-7晶体特定分子堆积模式与热膨胀各向异性的关联。     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯晶体热膨胀各向异性的模拟研究

对新型钝感高能炸药组分1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7),考察并选择了适用的分子力场和超晶胞初始构型,通过303K-378K温度范围在NPT系综下的分子动力学模拟(MD),得到常压下各温度的FOX-7晶体平衡构型,发现随温度升高晶体内分子的取向和堆积方式不变;通过线性拟合求算出线膨胀系数,发现αb明显较大而αc与αa接近但不相等;接着采用密度泛函理论(DFT)方法随各向棱长膨胀的能量变化进行了模拟计算,发现得到的能量变化成各向异性并与各向热膨胀系数相关,从而建立FOX-7晶体特定分子堆积模式与热膨胀各向异性的关联.     

1,1,3,3-四甲基脲—溶剂氢键复合物的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对水、苯胺、氯仿与1,1,3,3-四甲基脲分子形成的1:1气相氢键复合物进行计算研究.结果表明,三种物质与1,1,3,3-四甲基脲形成的复合物存在氢键,表现为羰基氧原子的孤对电子与H—X(X=O,N,C)反键轨道的相互作用.氢键的形成使C=O和H—X的伸缩振动频率红移.在标准压力和298.15 K下,氢键复合物的形成是一个放热的非自发过程.     

4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环的11B NMR及1H-11B HMQC研究

以4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戌环分子为研究对象,对碳硼烷类化合物的核磁共振(NMR)检测方法进行了研究.除了采用常规的核磁共振碳谱(~(13)C NMR)、氢谱(~1H NMR)及其二维相关谱外,引入核磁共振硼谱(~(11)B NMR)与二维异核多量子相关谱(~1H-~(11)B HMQC),对含硼类化合物结构进行了测定,该方法对于准确解析硼烷类化合物的结构具有较好的参考意义.     

HMX不同晶型热膨胀特性及相变的ReaxFF分子动力学模拟

HMX（octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine）晶体不同晶型对温度的响应对于深入认识含能材料在外加载荷下的感度、稳定性、相变等具有重要意义．采用ReaxFF—lg势函数和等温等压分子动力学（NPT-MD）方法,研究了β-,δ-和α-HMX三种固态晶型在T=303—503K内的晶体结构和分子结构．结果表明,ReaxFF—lg势函数能够合理地描述HMX晶体的热膨胀行为,计算得到的晶体结构和热膨胀系数与实验数据比较符合．三种晶型的线膨胀系数表明,β-HMX晶体具有明显的热膨胀各向异性;δ-HMX晶体C轴的热膨胀特性与a,b轴略有不同;α-HMX晶体三个方向的热膨胀特性基本相同．三种晶型的体膨胀系数为8-HMX〉α-HMX〉β-HMX,表明δ-HMX晶体对温度最敏感,这可能是δ-HMX晶体具有更高感度的原因．在T=443K时,β-HMX晶体的晶胞参数突变,且部分分子构型由“椅式”转变为“船式-椅式”．采用两相热力学模型（2PT）得到的亥姆赫兹自由能表明,β—HMX晶体在T=423—443K时发生相变．β-,δ-和α-HMX晶体分别在T=303—423K,T=443—503K和T=363-423K内稳定存在．     

高压下1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐的振动光谱及同位素效应

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(<40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化,其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小;但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构,利用非周期性计算并经校正因子0.967 9校正,求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH₂对称变形,位于1 580 cm-1,与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子,但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强,导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后,ND₂的拉曼位移的最明显变化是ν₂伸缩振动波数在高压下急剧增加,导致ND₂ ν₂/ν₃在高压下发生偶合。计算出的ν₁至ν₃振动的同位素效应比ν(NH₂)/ν(ND₂)均为1.36～1.38,与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。     

2-(咪唑[1,2-a]吡啶-2-基)-2-氧代乙酸自由基及其高氯酸盐的晶体结构和磁性

报道2-(咪唑[1,2-a]吡啶-2-基)-2-氧代乙酸自由基及其高氯酸盐的晶体结构,探索了晶体堆积结构或超分子相互作用与磁性能的关系．在两个晶体结构中,超分子相互作用(氢键、原子间密接触、负离子-π电子或孤对-π)使2-(咪唑[1,2-a]吡啶-2-基)-2-氧代乙酸自由基主要以抗磁性的二聚体存在并导致了低的磁化率．该自由基晶体展示了准一维的柱状堆积链和弱的反铁磁性,而氢键和负离子-π作用则诱导高氯酸晶体呈一维双股链结构并显示了弱的铁磁性．     

3,3',4',7-四羟基黄酮醇与人血清白蛋白结合的光谱学表征

应用荧光光谱和紫外光谱对3,3’,4’,7-四羟基黄酮醇(FIS)与人血清白蛋白(HSA)的结合机理进行了表征。在生理pH7.4下,FIS对HSA的内源荧光有显著的猝灭现象,在实验浓度范围内(药物与蛋白质浓度比0.1至10之间)其荧光猝灭机理主要是静态猝灭。研究结果表明,FIS和HSA之间形成了1∶1的复合物,结合常数为(1.05±0.18)×105L·mol-1。利用紫外光谱研究了FIS在不同pH值条件下的解离行为,发现FIS在生理条件下以离子和中性分子的混合形式存在。与蛋白质的结合使FIS的紫外吸收光谱Ⅰ带发生了明显的红移(与中性分子相比红移幅度超过40nm),证明了药物分子离子状态以静电力与蛋白质发生结合。其紫外光谱的二阶导数谱显示,药物分子与蛋白质的结合可分为特征和非特征形式。由于激发态质子转移,与蛋白质的相互作用引起了FIS内源荧光发射峰强度的明显增加,进一步证实了它们与蛋白质的结合。     

含能双环HMX衍生物分子设计的密度泛函研究（英文）

运用DFT-B3LYP/6-311G(d,p)方法,计算了所设计的三种双环HMX(2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷)衍生物分子.基于理论晶体密度和固态生成热计算衍生物分子的爆轰性能;通过前线轨道能与特征高度(h_(50))评价衍生物分子的感度.结果表明,理论晶体密度均高于1.90 g·cm~(-3),爆速高于9.0 km·s~(-1),爆压约为40 GPa.三种双环HMX衍生物分子是潜在的高能量密度材料.     

原位红外光谱法研究HMX炸药的热分解过程

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法.该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系.文章采用原位红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)在5℃·min-1升温条件下的热分解过程.研究结果表明:HMX在205℃发生C-N键和N-N键的断裂,随着温度的升高,C-N键的断裂速率远高于N-N键的断裂速率,表明C-N键的断裂是HMX的主要断键方式,在C-N键的断裂中伴随着N-N键的断裂.同时环的张力增大,表明断键的HMX产生分子内重新结合.检测到HMX的分解所释放出的CO2,N2O,CO,NO,HCHO,HONO,NO2和HCN等八种气体.根据HMX分解中凝聚相结构的变化和气相产物,推出HMX的分解机理:HMX产生C-N键的断裂,会释放出HCHO和N2O以及HONO和HCN;N-N键的断裂会释放出NO2.     

5-羟基-7,4′-二甲氧基二氢黄酮分子结构的理论计算研究

分别应用HartreeFock从头算方法和B3LYP密度泛函方法从黑沙蒿中分离得到的5羟基7,4′二甲氧基二氢黄酮分子的几何构型进行优化,并采用规范不变原子轨道GIAO法,进行核磁共振化学位移计算,得到其两种构型的结构参数和NMR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.由计算结果推测该化合物分子结构中C(2)上的H在β位,即C(2)的绝对构型为S型.     

原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系。采用原位漫反射红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)分别在每min 5, 10, 20和40 ℃四种不同升温速率下的热分解行为。研究结果表明：在5 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10, 20和40 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,形成稳定的八元环结构。随着温度的升高,C—N键的断裂数率远高于N—N键的断裂速率。随着升温速率的增加,C—N键的起始分解温度增加,表明增加升温速率会引起HMX分解的滞后。检测到HMX的分解所释放出CO₂, N₂O, CO, NO, HCHO, HONO, NO₂和HCN共八种气体,升温速率的变化未改变HMX的分解机理。     

N-(1-H-苯并三唑基-3-氧)-(E)-3-甲氧基-巴豆酸酰胺的合成、晶体结构及量子化学计算

以(E)-3-甲氧基-巴豆酸和1-羟基苯并三唑为原料合成了标题化合物,通过~1H NMR等进行了表征,并通过XRD衍射测定了晶体结构,晶体属于单斜晶系,P2_1/c空间群。晶胞参数为a=1.4001(3)nm,b=1.0014(2)nm,c=1.5699(3)nm,α=90°,β=100.13(3)°,γ=90°,D+x=1.429g/cm~3,Z=8,F(000)=976,μ=0.11mm~(-1),最终偏差因子R_1=0.063,ωR_2=0.141。使用Gaussian 03程序,用量子化学中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311G(d,p)基组下计算了该化合物的优化结构参数、电荷分布、分子总能量。算得的键长键角数据和单晶衍射数据相符合。结果表明计算得到的分子几何优化结构可靠,所用的计算方法可靠。     

铂催化3-炔-1-醇分子内加氢烷氧基化反应的理论研究

用密度泛函理论(DFT) M06-2X方法对铂催化的3-炔-1-醇分子内加氢烷氧基化反应机理和区域选择性进行了计算研究.计算结果表明:(1)通过羟基氧原子分别进攻分子内不同的炔烃碳原子形成两种竞争机制;(2)反应的关键步骤是分子内成环过程和氢迁移得到目标产物并释放催化剂的过程;(3)对于5-外切形成五元环产物的反应路径,具有相对较低的活化自由能;(4)两个竞争通道有一定的能量差,表明反应具有选择性但也会有副产物.计算研究结果与实验合成一致,并对实验报道给予了很好的补充和解释.     

含能双环HMX衍生物分子设计的密度泛函研究

运用DFT-B3LYP/6-311G(d,p)方法,计算了所设计的三种双环HMX（2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷）衍生物分子。基于理论晶体密度和固态生成热计算衍生物分子的爆轰性能;通过前线轨道能与特征高度（h50）评价衍生物分子的感度。结果表明,理论晶体密度均高于1.90 g.cm-3,爆速高于9.0 km.s-1,爆压约为40 GPa。三种双环HMX衍生物分子是潜在的高能量密度材料。     

3,3′,5,5′-四甲基联苯胺紫外分光光度法测定水中NO2-

基于pH=3.6的HAc-NaAc介质中,3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)与NO-2定量反应生成的TMB-TMB亚胺电荷迁移络合物在370nm处具有最大吸收峰,建立了一种紫外分光光度测定NO-2的新方法.方法线性范围为0-1.2mg/L,表观摩尔吸光系数为4.69×104L·mol-1·cm-1,该法应用于电镀废液和水样中NO-2的测定,结果令人满意.     

(S)-1-苄基-3-羟基吡咯烷的合成及红外光谱研究

从L-苹果酸出发,经过与苄胺缩合反应得到(S)-1-苄基-3-羟基吡咯烷-2,5-二酮,再通过硼氢化钠-碘体系还原制得重要的医药中间体(S)-1-苄基-3-羟基吡咯烷。采用红外光谱法对原料、中间体及产物进行了测试并对硼氢化钠-碘体系还原酰亚胺的机理进行了研究。通过比较原料、中间体及产物相应特征吸收峰的消失或是出现,可知所得的产物为(S)-1-苄基-3-羟基吡咯烷;还原机理研究表明,硼氢化钠在碘催化下生成的硼烷与酰亚胺中的羰基形成四元环状过渡态,同时另外一分子硼烷与酰亚胺中的氮原子形成N-BH3复合物,然后羰基还原完全,得到(S)-1-苄基-3-羟基吡咯烷-硼烷复合物,最后在甲醇作用下脱去硼烷得到最终产物。     

6-巯基-5-三唑并[4,3-b]-s-四嗪(MTT）的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（Density functional theory，DFT），在B3LYP/6-31g(d) (C,H,N,S)，Ag原子采用LanL2d赝势基组水平上对甲醛（HCHO）与4-氨基-5肼基-3-巯基-1，2，4-三唑(4-amino-5-hydrazino-3-mercapto-1,2,4-triazole，AHMT)衍生化反应生的成产物6-巯基-5-三唑并[4,3-b]-s-四嗪（6-mercapto-5-triazolo[4,3-b]-s-tetrazine，MTT）及其银配合物进行结构优化，优化结果表明MTT的结构是一个近平面结构。通过对频率计算，获得MTT分子及其银配合物的拉曼光谱，对400-1800 cm-1波段内的拉曼光谱特征峰进行了指认。同时讨论了MTT分子的表面静电势，分析可能发生化学反应的位点。并采用含时密度泛函理论（Time Dependent density functional theory，TDDFT）对MTT分子与Ag3配合物的激发态进行了计算分析，并使用电荷转移光谱对Ag配合物与MTT之间电荷转移关系进行了研究。该研究对MTT分子的光谱测定和电子性质提供了理论基础。     

2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶的结构和光谱性质

实验以水杨醛、2-氨基-3-氰基吡啶为原料,合成了Schiff碱2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶并测定了Schiff碱的红外和拉曼光谱.利用密度泛函理论B3LYP方法在6-311++G~(**)基组上对合成的Schiff碱进行了几何构型的优化、红外光谱及拉曼光谱的计算,得到了分子的优势构象的结构参数、频率值及对应的强度.对实验和理论计算的光谱数据进行了对比,对分子的振动模式进行了全面归属,结果表明理论计算与实验测试数据相吻合.此外,还计算了其前线分子轨道,得到了HOMO-LUMO能隙相关的数据,为Schiff碱类化合物的结构分析和光谱检测技术提供了参考依据.     

光谱法研究2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑与小牛胸腺DNA的相互作用

研究了2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑(1)在不同pH条件下的紫外-可见吸收光谱,采用非线性最小二乘法得出分子1的三级加质子常数lgβ₁, lgβ₂, lgβ₃分别为4.96±0.03, 5.72±0.07和7.95±0.10。当pH 3.40时,分子1主要以一价离子状态存在,紫外-可见吸收光谱及荧光光谱表明该条件下分子与小牛胸腺DNA存在明显的相互作用,并得出分子1与DNA的结合常数K_b为(2.30±0.10)×104 mol-1·L。当分子浓度为10-8～1.2×10-6 mol·L-1时,荧光强度随DNA含量的增加而线性增强,分子1是一种潜在的测定DNA的定量试剂。