糠醛在Pt(111)表面的吸附和脱碳反应

采用广义梯度近似的密度泛函理论并结合平板模型的方法, 优化了糠醛分子在Pt(111)面的吸附模型,并探究了糠醛脱碳反应形成呋喃的机理. 结果表明: 吸附后糠醛分子环上的C―H(O)键及支链―CHO相对于金属表面倾斜上翘, 分子平面被扭曲, 易于呋喃的形成; 同时, 糠醛分子向Pt表面转移电子0.765e, 环中的大π键与Pt(111)表面的d轨道发生较强的相互作用, 使得糠醛的芳香性被破坏, 环上的碳原子呈现准sp³杂化. 此外, 对糠醛脱碳反应中的各反应步骤进行过渡态搜索, 通过比较各步骤的活化能, 得出糠醛更易先失去支链上的H形成酰基中间体(C₄H₃O)CO, 中间体继续脱碳加氢形成产物呋喃. 该过程的控速步骤为(C₄H₃O)CO^*+^*→C₄H₃O^*+CO^* (^*为吸附位),活化能为127.65 kJ·mol^-1.     

6-N,N-二甲基腺嘌呤激发态结构动力学的共振拉曼光谱

采用共振拉曼光谱技术和密度泛函理论方法研究了6-N,N-二甲基腺嘌呤(DMA)的A带和B带电子激发和Franck-Condon 区域结构动力学. π_H→π_L^*跃迁是A带吸收的主体, 其振子强度约占整个A带吸收的79%.由弥散轨道参与的n→Ryd 和π_H→Ryd 跃迁在B带跃迁中扮演重要角色, 其振子强度约占B带吸收的62%,而在A带吸收中占主导的π_H→π_L^*跃迁的振子强度在B带吸收中仅占33%. 嘌呤环变形伸缩+C8H/N9H面内弯曲振动ν₂₃和五元环变形伸缩+C8H弯曲振动ν₁₃的基频、泛频和合频占据了A带共振拉曼光谱强度的绝大部分, 说明¹π_Hπ_L^*激发态结构动力学主要沿嘌呤环的变形伸缩振动, N9H/C8H/C2H弯曲振动等反应坐标展开, 而ν₁₀, ν₂₉, ν₂₁, ν₂₆和ν₄₀的基频、泛频和合频占据了B带共振拉曼光谱强度的主体部分, 它们决定了B带激发态的结构动力学. A带共振拉曼光谱中ν₂₆和ν₁₂被认为与1nπ*/1ππ*势能面锥型交叉有关. B带共振拉曼光谱中ν₂₁的激活与¹ππ^*/¹πσ_N9H^*势能面锥型交叉相关.     

1-甲基胸腺嘧啶A-带结构动力学

获取了1-甲基胸腺嘧啶(MT)涵盖紫外光谱中A带和B带吸收的共5 个激发波长的共振拉曼光谱, 并结合密度泛函理论方法研究了MT的电子激发和Franck-Condon 区域结构动力学. 在TD-B3LYP/6-311++G(d,p)计算水平下, A带和B带吸收被分别指认为π_H→π_L^*/π_H-2→π_L+2^*和π_H→π_L+2^→/π_H-2→π_L^*跃迁. 甲基参与嘧啶环的共轭使MT的A带最大吸收波长λ_max相对于胸腺嘧啶(T)发生明显红移, 并对Franck-Condon区域的动态结构产生一定影响. A带和B带共振拉曼光谱分别被指认为14 个振动模式和11 个振动模式的基频、泛频和组合频. C5＝C6伸缩+C6H12面内弯曲振动v₉, 环变形振动v₁₆和N3C2N1反对称伸缩+C4C5C10反对称伸缩振动v₁₈占据了A带共振拉曼光谱强度的绝大部分. 这表明¹π_Hπ_L^*激发态结构动力学主要沿这些反应坐标展开. 考察了溶剂对共振拉曼光谱的影响, 结果表明, C4＝O9伸缩+N3H11面内弯曲振动v₈的活性与溶剂性质有关, 其激发态位移量随溶剂性质的变化规律与胸腺嘧啶一致.     

[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(NCCH3)2与中间炔的反应—— 钌环丁二烯和钌杂环戊三烯配合物的合成与结构

钌可以促使炔烃通过亚乙烯基钌卡宾金属配合物或钌金属杂环配合物的形式发生碳-碳偶联反应, 它的化学性质很大程度上取决于配体的电子和立体特征. 普通环戊二烯基钌配合物可以促使炔烃三聚生成苯环衍生物或使两分子炔烃和一分子含C=X键(X = C, O, S, N等)的不饱和底物发生环加成反应得到杂环化合物. 含桥联碳硼烷–环戊二烯基配体的钌乙腈配合物[η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(NCCH₃)₂ (1)表现出与环戊二烯基钌不同的反应性质. 例如, 配合物1与三甲基硅基取代的端炔或中间炔反应可生成含有单或双亚乙烯基有机钌卡宾配合物; 与末端芳炔则通过三分子炔和桥联配体中的环戊二烯基发生加成反应得到含有独特三环结构的有机钌配合物. 以上结果表明, 配体的位阻效应和炔烃的种类都可以影响产物的类型. 本文进一步研究了此钌乙腈配合物1与烷基或芳基取代的中间炔及中间二炔的反应. 配合物1与3-己炔或二苯乙炔在甲苯中于 80 ℃反应可以生成对空气和水稳定的η⁴-钌-环丁二烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η⁴-C4Et4) (2) 或 [η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η4-C₄Ph₄) (3), 此反应相信是通过一个钌杂环戊三烯中间体进行的. 由于这个中间体既不能在反应中被分离到也不能在核磁反应中被监测到, 我们接下来尝试了1和1,6-二炔的反应. 在 1与2,7-壬二炔或3,8-十一碳二炔的反应中成功分离到钌杂环戊三烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂- (Me)₂C₂(CH₂)₃] (4) 或 [η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂(Et)₂C₂(CH₂)₃] (5). 化合物4与5 在甲苯回流温度仍然稳定. 由于位阻效应, 它们也不与苯乙炔、3-己炔、苯基异氰酸酯、二硫化碳以及叔丁基异腈反应. 以上新化合物通过了核磁和元素分析表征, 其中化合物2和4的结构得到了单晶X射线衍射确定. 在化合物2的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及η⁴-键与环丁二烯配位, 形成一个平面三角形结构. 在化合物4的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及与两个碳卡宾原子配位, 形成一个扭曲四面体构型. 钌与碳卡宾原子之间的键长显示其为Ru=C双键. 在以上实验结果基础上我们提出了1与炔烃反应生成2和3的反应机理: 钌-乙腈配合物通过与炔烃的配体交换反应得到钌-二炔配合物, 进一步氧化偶联得到钌杂环戊三烯中间体, 还原消除反应得到最终产物?钌-环丁二烯配合物. 在1与二炔的反应中, 4和5中的并环结构可以阻止还原消除反应, 从而起到稳定钌杂环戊三烯中间体的作用. 上述实验结果表明, 桥联碳硼烷配体和底物(炔烃)的空间位阻效应都对反应有很大的影响.     

邻异丙硫基苯甲酰基和苯硫甲基铁衍生物的合成与反应

利用异丙基苯硫醚与丁基锂反应后,再依次与羰基铁和碘反应制得了碘桥双核邻异丙硫基苯甲酰基铁配合物[（o-ⁱPrS） C₆H₄COFe（CO）₂I]₂,而苯甲硫醚类似的反应却仅得到单核苯硫甲基铁配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I。当与亲核试剂作用时,这2个化合物表现出显著不同的反应活性。如双核配合物[（o-ⁱPrS） C₆H₄COFe（CO）₂I]₂与2-吡啶硫醇钠（PySNa）反应得到单核配合物（o-ⁱPrS） C₆H₄COFe（CO）₂（SPy）,但单核配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I与PySNa反应导致其分解。另一方面,单核配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I与三苯基膦（PPh₃）反应得到羰基取代配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₂（PPh₃） I,但是双核配合物[（o-ⁱPrS） C₆H₄COFe（CO）₂I]₂类似的反应却导致其分解,没有获得可表征的化合物。所有新合成的化合物都通过了核磁与红外光谱的表征,它们的结构也获得了X射线单晶衍射的确证。     

邻异丙硫基苯甲酰基和苯硫甲基铁衍生物的合成与反应

利用异丙基苯硫醚与丁基锂反应后,再依次与羰基铁和碘反应制得了碘桥双核邻异丙硫基苯甲酰基铁配合物[（o-ⁱPrS）C₆H₄COFe（CO）₂I]2,而苯甲硫醚类似的反应却仅得到单核苯硫甲基铁配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I。当与亲核试剂作用时,这2个化合物表现出显著不同的反应活性。如双核配合物[（o-ⁱPrS）C₆H₄COFe（CO）₂I]2与2-吡啶硫醇钠（PySNa）反应得到单核配合物（o-ⁱPrS）C₆H₄COFe（CO）₂（SPy）,但单核配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I与PySNa反应导致其分解。另一方面,单核配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₃I与三苯基膦（PPh₃）反应得到羰基取代配合物C₆H₅SCH₂Fe（CO）₂（PPh₃）I,但是双核配合物[（o-ⁱPrS）C₆H₄COFe（CO）₂I]2类似的反应却导致其分解,没有获得可表征的化合物。所有新合成的化合物都通过了核磁与红外光谱的表征,它们的结构也获得了X射线单晶衍射的确证。     

8-羟基喹啉银(铂)金属配合物电子光谱与非线性光学性质

运用密度泛函理论B3LYP方法对8-羟基喹啉(银、铂)(AgQ、PtQ₂)金属配合物及其衍生物的非线性光学性质进行理论计算研究. 结果表明: 引入取代基使铂配合物的最强吸收波长产生较大红移. 最低能量跃迁吸收来自最高占据分子轨道(HOMO)到最低空分子轨道(LUMO)的d→π^*和π→π^*跃迁, 属于金属配体电荷转移(MLCT)与配体配体电荷转移(LLCT). 金属银和铂掺杂8-羟基喹啉使其三阶非线性光学系数γ值明显增大, 并且在配合物上引入―Ph, ―PhOCH₃, ―PhF₂, ―PhF₅基团将进一步增大γ值. 引入基团的供电子性越强, γ值增大的幅度越大, 引入基团的吸电子性越强, γ值增大的幅度越小.     

不饱和半夹芯式16e化合物Cp*Ir(S2C2B10H10)与邻、间位取代苯基叠氮的反应性

考虑取代基的位置和电子效应对反应体系的影响, 本文系统地研究了16e化合物Cp^*Ir(S₂C₂B₁₀H₁₀) (1)与邻、间位取代苯基叠氮的反应。研究结果表明：与邻、间位取代苯基叠氮反应均生成苯环邻位碳发生C-H 活化形成C-S 键的金属配合物。这些配合物通过核磁(¹H、¹¹B、¹³C)、红外、质谱、元素分析和单晶结构解析进行了全面地表征。在光照反应结果的基础上, 提出了形成这类产物的自由基机理。     

不饱和半夹芯式16e化合物Cp*Ir(S2C2B10H10)与邻、间位取代苯基叠氮的反应性

考虑取代基的位置和电子效应对反应体系的影响, 本文系统地研究了16e化合物Cp^*Ir(S₂C₂B₁₀H₁₀) (1)与邻、间位取代苯基叠氮的反应。研究结果表明:与邻、间位取代苯基叠氮反应均生成苯环邻位碳发生C-H 活化形成C-S 键的金属配合物。这些配合物通过核磁(¹H、¹¹B、¹³C)、红外、质谱、元素分析和单晶结构解析进行了全面地表征。在光照反应结果的基础上, 提出了形成这类产物的自由基机理。     

2-硫代嘧啶酮和2-硫代吡啶酮在B-吸收带中的动态结构

采用共振拉曼光谱学结合量子化学计算研究了2-硫代嘧啶酮(2TPM)和2-硫代吡啶酮(2TP)在B-带吸收时的动态结构. 在气相时, 2-巯基嘧啶(2MPM, 硫醇式)比2TPM(硫代酮式)更稳定, 能量差约为15.1 kJ·mol^-1, 而在水和乙腈溶液中, 2TPM比2MPM更稳定, 能量差分别为29.3和28.0 kJ·mol^-1. 气相及基电子态时,由B3LYP/6-311++G(d,p)计算水平获得的2TPM和2MPM之间发生质子转移异构化反应的过渡态能垒约为130 kJ·mol^-1. 2TPM三个吸收带分别被指认为π_H→π_L^*, π_H→π_L+1^*和π_H-1→π_L^*跃迁. 基于对2TPM在固体和溶液相傅里叶变换-拉曼(FT-Raman)和傅里叶变换-红外(FT-IR)光谱测量, 以及B3LYP/6-311++G(d,p)计算, 开展了2TPM在水和乙腈溶液中的B-带共振拉曼光谱的振动指认, 由此获得了2TPM的动态结构, 并与2TP的动态结构进行了比较. 2TPM和2TP动态结构的差异反映了ππ^*/πσ^*锥形交叉点结构的差异, 因此, 可被用于洞察光诱导的氢原子脱离-复合机制.     

C4H4Y (Y＝O, S, Se)与BX3 (X＝H, F, Cl)作用的计算化学研究

采用量子化学的密度泛函B3LYP和二阶微扰MP2(full)方法对C₄H₄Y (Y＝O, S, Se)与BX₃ (X＝H, F, Cl)形成的电子授受型复合物进行了研究, 所得18个复合物的构型包括BX₃位于C＝C双键上方的π-p作用型和B与O, S, Se直接作用的n-p作用型. 体系C₄H₄Y-BH₃以n-p作用型较为稳定, 体系C₄H₄Y-BF₃, C₄H₄Y-BCl₃的π-p和n-p作用型复合物稳定性相当. 对各复合物的几何构型、振动频率和自然键轨道分析表明, 复合物的形成过程中均存在几何构型的改变、电荷的转移和振动频率的变化, 它们的变化规律与复合物稳定性的变化规律基本一致, 即按H, F, Cl的顺序依次降低.     

羰基化合物在Si(100)表面[2+2]环加成和α-H裂解反应的选择性

最近研究表明: 丙酮能与半导体Si(100)表面发生[2+2]环加成和α-H 裂解反应形成相应的Si―C键或Si―O键, 在半导体材料的合成方面具有重要意义. 为进一步弄清不同羰基化合物在Si(100)表面的反应机理,本文应用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311++G(d,p)//6-31G(d)水平上较为系统地研究了一系列羰基化合物CH₃COR (R=CH₃, H, C₂H₅, C₆H₅)与Si(100)表面的反应. 研究结果表明: 不论是[2+2]环加成反应还是α-H 裂解反应都对应较低的反应势垒(小于25 kJ·mol^-1); 环加成反应的势垒比α-H 裂解反应的势垒略高; 羰基上的取代基对反应势垒的影响较少; α-H裂解反应产物为动力学和热力学控制产物; 对丁酮来说, 1-位和3-位H原子的裂解反应都比较容易, 势垒相差很小. 这些结果表明羰基化合物与Si(100)表面的反应将得到多种产物.     

Synthese und eigenschaften neur kupfer- und gold-komplexe des typs C5H5MPR3, C5Me5MPR3 und R″C2MPR3 (M = Cu,Au) sowie die kristallstruktur von C5H5AuPPr3i

The complexes C₅H₅CuPR₃ (R = Me, Prⁱ), C₅H₅AuPR₃ (R = Me, Prⁱ), C₅Me₅CuPR₃ (R = Me, Prⁱ, Ph) and C₅Me₅AuPR₃ (R = Prⁱ, Ph) are prepared from [ClCuPR₃]_n or ClAuPR₃ and LiC₅H₅ (TlC₅H₅) or LiC₅Me₅, respectively. According to the ¹H and ¹³C NMR spectra, the cyclopentadienyl and pentamethylcyclopentadienylgold compounds are fluxional in solution. The X-ray crystal structure of C₅H₅AuPPr₃ⁱ has been determined at ?120°C. The gold atom is in a linear arrangement (PAuC(1) = 177.0(2)°) and primarily σ-bonded to the cyclopentadienyl ring which shows a weak “slip distortion” toward a η³-mode of coordination. The complexes C₅R′₅AuPR₃ (R′ = H, Me) and C₅Me₅CuPPr₃ⁱ react with 1-alkynes such as C₂H₂, HC₂Ph and HC₂CO₂Me to form alkinylgold and copper compounds R″C₂MPR₃. They have been characterized by IR, UV and NMR (¹H, ¹³C, ³¹P) spectroscopy.     

γ辐照引发[Cnmim][NTf2]离子液体变色研究

1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰胺型离子液体(C_nmim][NTf₂])被认为是最有希望用于核燃料循环中的分离试剂之一, 虽然其化学结构在辐照过程中变化不大, 但在受到γ辐照后会发生明显的变色, 因此有必要研究该类离子液体的变色原因. 本文以⁶⁰Co为辐照源, 系统研究了辐照后不同C(1)－烷基链长和咪唑环上C(2)位上的H被甲基取代后离子液体的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱行为, 并结合辐照后离子液体荧光光谱和质谱的变化, 分析了导致该类离子液体辐照后颜色加深的原因. 结果表明, 随着咪唑环上C(1)―烷基链长度和剂量增大, 离子液体颜色加深; 而C(2)位上的H被甲基取代后颜色明显变浅. 辐照后咪唑型离子液体的变色主要来自于辐照后产生的烷基侧链含双键的咪唑阳离子, 咪唑阳离子二聚体和含氟咪唑化合物. 此外, γ辐照引起咪唑阳离子易发生π-π堆积, 而聚集态含量增加也会引起颜色加深.     

Acetylene hydrogenation on SiO2 supported gold nanoparticles

Acetylene hydrogenation has been investigated on 1.8 wt.% Au(I)/SiO₂ and 1.9wt.% Au(II)/SiO₂ catalysts prepared by fixation of Au sol to SiO₂ (Aerosil 200). The mean particle size measured by TEM is 3.7 and 6.1 nm, respectively. For the sake of comparison a 2.1 wt.% Au/TiO₂ sample was prepared by deposition-precipitation (DP) technique (mean particle size of Au is 3.3 nm). Transformation of acetylene was measured at 5 K/min ramp rate with gas mixtures containing the reactants at H₂/C₂H₂=2 and 70 ratios. The C₂H₂ content of the gas mixture was 0.11% (0.11 kPa C₂H₂). The activity sequence at 423 K was: Au/TiO₂>Au(I)/SiO₂≫Au(II)/SiO₂. Both the partial pressure of hydrogen and the temperature significantly affect the activity (acetylene conversion) and ethylene selectivity. Above 500–550 K over-hydrogenation (ethane formation) and hydrogenolysis (methane formation) decrease the ethylene selectivity. Faster deactivation and larger amount of deposit was observed on Au/TiO₂ than on Au(I)/SiO₂. A reaction scheme is proposed suggesting formation of sigma bonded intermediates as sp carbon hybridises to sp² and sp³.     

Vinyl polymerization of norbornene catalyzed by 2‐Py‐amidine Ni(II) complex/methylaluminoxane systems

Two 2‐Py‐amidine ligands (2‐Py―NH―C(Ph)═N―Ar, Ar = 2,6‐Me₂C₆H₃ and 2,6‐ⁱPr₂C₆H₃) and the corresponding Ni(II) complexes ( 1 and 2 ) were synthesized and characterized using elemental analysis and FT‐IR, UV–visible, ¹H NMR and ¹³C NMR spectroscopies. X‐ray crystal structures indicate that the chelate ring conformation of the less bulky complex 1 is relatively planar compared with that of the bulky complex 2 . Paramagnetic ¹H NMR and ¹³C NMR studies show that, in solution, the time‐average structures of complexes 1 and 2 have mirror symmetry. Both complexes 1 and 2 were used as catalyst precursors for norbornene polymerization with methylaluminoxane as a co‐catalyst. The effects of Al/Ni ratio, temperature and structure of precursors on the catalytic performance were investigated. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

密度泛函理论研究十二烷硫醇在Au(111)面上的吸附

采用第一性原理方法研究了十二烷硫醇(C₁₂H₂₅SH)分子在Au(111)面上未解离和解离吸附的结构、能量和吸附性质,在此基础上分析判断长链硫醇分子在Au(111)面吸附时S―H键的解离, 以及分子链长度对吸附结构和能量的影响. 计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的系列构型, 结果表明在S―H键解离前和解离后,均存在两种可能的表面结构, 直立吸附构型和平铺吸附构型; 未解离的C₁₂H₂₅SH分子倾向于吸附在top位, 吸附能为0.35-0.38 eV; H原子解离后C₁₂H₂₅S基团倾向于吸附在bri-fcc位, 吸附能量为2.01-2.09 eV. 比较分析未解离吸附和解离吸附, 发现C₁₂H₂₅SH分子未解离吸附相较于解离吸附要稳定, 未解离吸附属于弱化学吸附.局域电子态密度和差分电荷密度分析进一步验证了S―H解离后S原子与表面之间成键的数目增加, 而且键合更强. 同时我们发现长链硫醇的吸附能量较短链硫醇的吸附能量略大, S原子与表面Au原子之间的距离略小.     

A modular design of metal catalysts for the transfer hydrogenation of aromatic ketones

The ability of transition metal catalysts to add or remove hydrogen from organic substrates by transfer hydrogenation is a valuable synthetic tool. Towards a series of novel metal complexes with a P―NH ligand, [Ph₂PNHCH₂―C₄H₃O] derived from furfurylamine were synthesized. Reaction of [Ph₂PNHCH₂―C₄H₃O] 1 with [Ru(η⁶‐p‐cymene)(μ‐Cl)Cl]₂, [Ru(η⁶‐benzene)(μ‐Cl)Cl]₂, [Rh(μ‐Cl)(cod)]₂ and [Ir(η⁵‐C₅Me₅)(μ‐Cl)Cl]₂ gave a range of new monodentate complexes [Ru(Ph₂PNHCH₂―C₄H₃O)(η⁶‐p‐cymene)Cl₂] 2 , [Ru(Ph₂PNHCH₂―C₄H₃O)(η⁶‐benzene)Cl₂] 3 , [Rh(Ph₂PNHCH₂‐C₄H₃O)(cod)Cl] 4 , and [Ir(Ph₂PNHCH₂‐C₄H₃0)(η⁵‐C₅Me₅)Cl₂] 5 , respectively. All new complexes were fully characterized by analytical and spectroscopic methods. ³¹P‐{¹H} NMR, distortionless enhancement by polarization transfer (DEPT) or ¹H‐¹³C heteronuclear correlation (HETCOR) experiments were used to confirm the spectral assignments. Following activation by KOH, compounds 1 , 2 , 3 , 4 catalyzed the transfer hydrogenation of acetophenone derivatives to 1‐phenylethanol derivatives in the presence of iso‐PrOH as the hydrogen source. Notably [Ru(Ph₂PNHCH₂‐C₄H₃O)(η⁶‐benzene)Cl₂] 3 acts as an excellent catalyst, giving the corresponding alcohols in 98–99% yield in 20 min at 82°C (time of flight ≤ 297 h^?1) for the transfer hydrogenation reaction in comparison to analogous rhodium or iridium complexes. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.