密度泛函理论研究温度和取代基对4-亚芳基亚氨基-1,2,4-三唑-3(2H)-酮气相热分解的影响

采用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-31＋＋G(d,p)水平上研究了4-亚芳基亚氨基-1,2,4-三唑-3(2H)-酮及其类似物的气相热分解反应. 从热力学性质、几何结构参数、自然电荷分布、温度效应等角度探讨不同取代基对标题物热分解反应的影响. 结果表明: R (R＝H, CH2CH2CN)取代基对反应影响很小; 而苯环上Y (Y＝MeO, Me, H, Cl和NO2)取代基对活化自由能(ΔG≠)、键长(ΔR≠)、键角(Δα≠)和自然电荷(Δq≠)变化的影响与Hammet常数(σ)呈现线性关系ΔP≠＝ρσ＋C (P＝G, R, α和q, r＞0.95). 给电子基团使得相应的活化自由能降低, 键长变短, 键角变大, 自然电荷增加; 吸电子反之.     

8-或6-(3-氯苯甲酰)香豆素衍生物的合成、表征、生物活性及与牛血清白蛋白的相互作用

合成了2个新化合物7-羟基-8-(3-氯苯甲酰基)-4-甲基香豆素(1)和7-羟基-6-(3-氯苯甲酰基)-4-甲基香豆素(2). X射线单晶衍射分析表明, 2个化合物的晶体同属于单斜晶系, P2₁/c空间群, 化合物1: a=1.21527(14) nm, b=1.01550(12) nm, c=1.5045(2) nm, β=112.377(2)°, V=1.7169(4) nm³, D_c=1.396 g/cm³, Z=4, F(000)=752, R₁=0.0415, wR₂=0.0981[I>2σ(I)], S=1.063; 化合物2: a=2.0168(2) nm, b=0.76229(12) nm, c=2.25497(17) nm, β=123.987(6)° , V=0.8745(6) nm³, D_c=1.454 g/cm³, Z=8, F(000)=1296, R₁=0.0604, wR₂=0.1384[I>2σ(I)], S=0.948. 抗菌实验结果表明, 2个化合物对大肠杆菌(E. coli)、 枯草杆菌(B. subtilis)和金色葡萄球菌(S. aureus) 均有中等程度的抑制作用; 体外抗氧化实验结果表明, 2个化合物对超氧阴离子自由基(O₂^-·)、 羟基自由基(·OH)和二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)均有良好的清除能力. 采用荧光光谱法研究了不同温度下2个化合物与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用, 结果表明, 2个化合物对BSA 的荧光猝灭均属于静态猝灭; 热力学数据表明, 化合物1(ΔH>0, ΔS>0, ΔG<0)与BSA主要以疏水作用力相结合, 化合物2(ΔH<0, ΔS<0, ΔG<0)与BSA主要以氢键或范德华力相结合; BSA与化合物1和化合物2间的距离分别为2.59和2.38 nm, 说明2个化合物与BSA 之间可能发生了非辐射能量转移.     

离子基碳-氧键断裂能量的研究(Ⅱ)──负离子基的键能

合成了3个系列芳香类含碳一氧键的化合物,用循环伏安法测定了相关的氧化还原电势,通过热力学循环首次估测了负离子基的碳-氧键的断裂能量(ΔH_cleav[C-O]^·-).结果表明:得到1个电子形成负离子基可以活化碳-氧键。这与具有相同结构的正离子基的情况是一致的,但其活化程度略小。相关分析表明:ΔH_cleav[C-O]^·-vs(ΔE_red[C-O]+ΔpK_a[HA])和ΔH_cleav[C-O]^·+vs.(ΔBDE-ΔE_ox[C-O])均呈线性。讨论了负离子基和正离子基及其母体化合物中键的特征,并与文献中有关的键能数据进行了比较。     

3-取代硫基-5-(2-羟基苯基)-4H-1,2,4-三唑类化合物抑菌活性的定量构效关系和结构修饰的理论研究

用DFT-B3LYP 方法, 在基组6-31G 水平, 对24 种3-取代硫基-5-(2-羟基苯基)-4H-1,2,4-三唑类化合物分子进行几何优化, 并计算了E_HOMO, E_LUMO, E_NHOMO, E_NLUMO, Q_C1～Q_C8, Q_N1～Q_N3, Q_O, Q_S和ΔE₁, ΔE₂, ΣQ 等量子化学描述符(q_c). 通过最佳变量子集回归建立13 种上述化合物对大肠杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌等抑菌活性(A_J: A_e, A_m 和A_s) 的QSAR 模型. 对于大肠杆菌的A_e 模型的相关系数(R²)和逐一剔除法交叉验证系数R_cv² 依次为0.930 和0.871, 相应白色念珠菌A_m 模型为0.926 和0.869, A_s 模型为0.781 和0.572. 通过R_adj², F, R_cv², VIF, AIC, FIT 等检验, 上述模型具有令人满意的稳健性和预测能力. 结果显示ΔE₁ 和ΣQ 直接影响这些化合物的生物活性: ΣQ 增大, 其抑菌活性增强; ΔE₁ 越高, A_J 下降. 据此提出三唑类化合物分子可能的抑菌机理. 由此发现, 在三唑类化合物分子的R 中合适部位选用吸电子能力较强的取代基团进行结构修饰, 有利于提高被修饰后分子的抑菌活性. 根据对R 进行结构修饰(共提出11 种化合物), 得出4 种抑菌活性均超出100%的三唑类化合物(质量分数为0.01%), 希望将来得到生物实验的证实.     

Meso-2,3-二氰基-2,3-二苯基丁二酸二乙酯熔融相热异构化反应动力学及中间体EPR测定

测定了2,3-二氰基-2,β-二苯基丁二酸二乙酯meso-异构体熔融相的热异构化反应动力学及苯环对位为X(X=OCH₃,CH₃,H,Cl,NO₂)的相应二乙酯反应中间体自由基的EPR谱,自由基的结构由计算机模拟确定.结果表明,在实验温度范围内,平衡常数随温度的升高而降低.热力学数据为:ΔH_dl-meao= - 18.02 kJ/mol, ΔS_dl-meao= - 26.51 J/mol·K, ΔH^≠ = 151.78 kJ/mol, ΔS^≠ = 71.64 J/mol·K.反应机理是内消旋体的中心碳-碳键发生均裂,生成α-氰基-α-乙氧甲酰基-P-X取代苄基自由基,再重新结合时发生异构化,生成dl-异构体.     

二茂铁-酞菁-富勒烯超分子三元体系的构筑及光物理和电化学性质

采用富勒吡咯烷衍生物中的吡啶或咪唑基与二茂铁修饰的金属酞菁轴向配位构筑了二茂铁-酞菁-富勒烯超分子三元体系, 通过紫外-可见光谱滴定法测定了其配位稳定性(K_assoc约为8.58×10⁴ L/mol). 稳态和时间分辨荧光光谱研究结果表明, 在该超分子三元体系中发生了快速的光诱导电子转移(k_CS约为10⁹ s^-1), 并具有较高的电荷分离态量子产率(Ф_CS=0.88). 循环伏安法数据表明, 其电荷分离驱动力ΔG_CS为负值(-0.60 eV), 说明酞菁和富勒烯之间容易形成电荷分离态.     

N-芳基马来酰亚胺与硫代硫酸钠的电荷转移络合物研究

本文以硫代硫酸根离子作为电荷给体(D),系列N-芳基取代马来酰亚胺(RPhMI)作为电荷受体(A),用含水5%的二甲基亚砜(95%DMSO)为溶剂,以紫外可见分光光度法研究了RPhMI与S₂O₃^2-作用生成的电荷转移(CT)络合物。以其CT光谱计算了RPhMI的电子亲合能(E_A).测定了CT络合物的生成常数K.结果显示,弱的受体N-马来酰亚胺与强的给体硫代硫酸根负离子可以生成稳定的CT络合物。文章还讨论了CT络合物的可能结构及取代基极性与CT络合物的稳定性关系。     

取代基效应对N-4-取代苯亚甲基苯胺与N-4-取代苯亚甲基环己胺NMR和UV光谱影响的差异性

合成了N-4-取代苯亚甲基苯胺(1)与N-4-取代苯亚甲基环己胺(2)两个系列化合物, 测定其¹³C和¹H 核磁共振(NMR)化学位移以及紫外(UV)吸收光谱. 定量对比了取代基效应对两个系列化合物CH=N键的¹³CNMR化学位移δ_C(C=N)和¹H NMR化学位移δ_H以及UV吸收光谱最大波长能量(v_max)的影响差异. 研究结果表明,对于分子骨架相似的化合物(1)和(2), 取代基效应的作用方式存在多样性: (i)化合物(1)的δ_C(C=N)、δ_H以及v_max受到基团的特殊交叉相互作用(Δσ²)的影响显著, 而Δσ²对化合物(2)相应性能的影响很小; (ii)无论化合物(1)还是化合物(2), 取代基场/诱导效应σ_F和共轭效应σ_R对δ_C(C=N)的影响为负相关, 而对δ_H的影响为正相关, 它们对δ_C(C=N)和δ_H的影响正好相反. 另一方面, 场/诱导效应σ_F对(1)和(2)的δ_C(C=N)影响重要, 而对它们的δ_H影响很小; (iii)化合物(1)和(2)的δ_C(C=N)、δ_H以及v_max的变化规律, 可分别建立通用方程表达, 其中与CH=N的N原子键连苯基的影响可由指示变量(I)表示, 该苯基对三种性能分别有固定的贡献.     

3-苄氧羰基四氢噻唑-2-硫酮的晶体结构与量子化学研究

苄氧羰酰氯与四氢噻唑-2-硫酮在三乙胺存在下反应生成了3-苄氧羰基四氢噻唑-2-硫酮。在甲醇中培养了标题化合物单晶,用X射线衍射法进行了结构表征。晶体结构属三斜晶系,P1间群,晶体学参数:a=0.6274(2)nm,b=0.7340(3)nm,c=1.2976(4)nm;α=100.73(3)°,β=94.53(3)°,γ=103.28(3)°,Z=2,M_μ=4.30cm^-1.分子中的>C=O与>C=S基团处于C(4)-N-C(1)键的同侧,为顺式。用PM₃分子轨道方法研究了该化合物的电子结构,得到电荷和键序分布以及前线轨道等性质。     

2-吡咯类酰腙的合成、晶体结构及与小牛胸腺DNA的相互作用

以2-吡咯甲酰肼与2,4-二羟基苯甲醛和2-羟基-3-甲氧基苯甲醛经缩合反应合成2,4-二羟基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙C₁₂H₁₁N₃O₃(Ⅰ)和2-羟基-3-甲氧基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙C₁₃H₁₅N₃O₄(Ⅱ),并利用红外光谱、元素分析、¹H NMR、X射线单晶衍射和热重分析进行表征,结果表明晶体Ⅰ属单斜晶系,空间群为P2₁/c,Z=4,晶胞参数为a=1.2586(4) nm,b=0.8050(3) nm,c=1.1914(4) nm;晶体Ⅱ为正交晶系,空间群为P2₁2₁2₁,Z=4,晶胞参数为a=0.4756(2) nm,b=1.2491(6) nm,c=2.2145(11) nm。 热重结果显示,化合物Ⅰ和Ⅱ最大热分解峰分别出现在267.59和284.79 ℃,表观活化能分别为176.6和122.9 kJ/mol,表明化合物Ⅰ和Ⅱ具有较高的热稳定性。 利用粘度实验和微量热实验研究了化合物Ⅰ和Ⅱ与CT-DNA的相互作用,均显示两种化合物均与CT-DNA发生了插入作用,且相互作用过程放热,焓变值分别为ΔH(Ⅰ)=4.67 kJ/mol和ΔH(Ⅱ)=4.40 kJ/mol。     

Synthesis, structure and spectral study of two types of novel fluorescent BF2 complexes with heterocyclic 1,3-enaminoketone ligands

Two types of novel BF₂ complexes are readily obtained by the reaction of BF₃OEt with 3-(2-oxo-2-arylethylidene)-3,4-dihydro-1H-quinoxalin-2-ones or 3-(2-oxo-2-arylethylidene)-3,4-dihydrobenzo[1,4]oxazin-2-ones, respectively in refluxing acetic acid/toluene solvent mixture. The complexes are confirmed by elemental analysis, FT-IR, ¹H, ¹³C, ¹¹B, ¹⁹F NMR and one of them is executed its X-ray crystallographic study. The outstanding photophysical properties of these complexes are determined by UV–vis absorption and fluorescence emission spectroscopy.     

几种荧光有机化合物的电荷转移光谱

具有荧光的有机化合物是一些具有多个共轭双键,分子呈平面结构,有大的电子离域体系的化合物.     

α-Diimin-Komplexe des Pentamethylcyclopentadienylrhodiums in verschiedenen Oxidationsstufen

Complexes of α-Diimines with Pentamethylcyclopentadienylrhodium in Different Oxidation States Cationic complexes [Cp*RhCl(α-diimine)]⁺ of trivalent rhodium and heterocyclic α-diimines or 1,4-disubstituted 1,4-diazabutadienes were isolated as hexafluorophosphates und subjected to electrochemical studies. Chemical or electrochemical two electron reduction yields intensely coloured and highly reactive neutral complexes Cp*Rh(α-diimine) which are very easily oxidized and which can be reduced further at negative potentials. The electronic structure of these compounds was studied using ¹H-NMR and UV/Vis spectroscopy. Comparisons of charge transfer (CT) transition energies with redox potentials suggest very variable geometrical changes between ground and CT excited states.     

Kinetics of formation of charge transfer complexes of poly(vinyl pyridines) with iodine, 7,7′8,8′-tetracyanoquinodimethane and 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone by electronic spectroscopic studies

The kinetics of formation of charge transfer complexes of poly(4-vinyl pyridine), poly(2-vinyl pyridine), and poly(2-vinyl pyridine-co-styrene) with iodine, 7,7′,8,8′-tetracyanoquinodimethane and 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone has been studied using electronic absorption spectroscopy. The charge transfer complexes of analogous low molecular weight donors, namely 2- and 4-picolines with the same set of acceptors have also been investigated for comparison. The composition and the equilibrium constants of the charge transfer complexes have been obtained. The equilibrium constant of the polymeric complexes is found to be higher than that of analogous complexes of the low molecular weight donors. A new method for determining the rate constants of the association and dissociation of the equilibrium involving the charge transfer complex formation has been proposed. The rate constants vary with the concentration of the acceptor. It indicates that the charge transfer complexes undergo a further reaction and hence the observed rate constants are not true but apparent rate constants. The charge transfer complexes have also been investigated by electron paramagnetic resonance spectroscopy.     

2H NMR studies of phase behaviour and molecular motions of doped discotic liquid-crystalline systems

A discotic triphenylene monomer as well as a dimer and a main chain polymer, all substituted with heptyloxy side groups, were doped with an electron acceptor (2,4,7-trinitrofluorenone (TNF)) to give charge transfer complexes. These doped systems were aligned in a magnetic field, thus proving their liquid crystallinity. ²H NMR measurements show that the electron acceptor molecules are incorporated into the columns built of triphenylene cores. In the charge transfer complex with the triphenylene monomer almost all the electron acceptor molecules stack in the columns even close to the clearing temperature T₁, while for the dimer and especially for the polymer a significant fraction of the TNF molecules exhibits isotropic motion, which is attributed to their location in the region between the columns, already way below T₁. This isotropically distributed part increases on approaching T₁. Fast rotation of the discs around their column axes takes place in the monomer and is quenched in the dimer and the polymer, due to the interlinking of the columns by the spacer. The electron acceptor molecules, on the other hand, exhibit free rotation in all samples, even in the charge transfer complexes with the triphenylene dimer and polymer. In the side group labelled triphenylenes increased ²H NMR spectral narrowing is detected in the charge transfer complex samples compared with the corresponding pure triphenylenes. This indicates higher side group mobility in the doped systems, since the incorporation of TNF molecules increases the spacing between the discotic units.     

葡萄糖变旋作用中催化剂的活性与金属离子性质的关系

第四周期过渡金属硫酸盐及其水合物作为反应的催化剂已有许多报导。对同一反应,有人探索了催化剂的活性与金属的物理参数(离子半径、电荷、第二电离势……)之间的关系,并建立了一些经验关系式。     

卟啉酞菁模型化合物光致电子转移研究

本文采用时间相关单光子计数对卟啉酞菁ＴＴＰ－（ＣＨ２）ｎ－Ｐｃ模型化合物的光致电子转移进行了研究，发现激发Ｐｃ时，呈现单指数衰减，ｎ＝４时电子转移速率减小，活化能，重排能增加，电子转移效率下降，电子转移反应△ＧＣＳ与电荷分离活化络合物衰变速率ＫＣＴ，按以下规律：△Ｇ＾（５）ＣＳ〉△＾（３）ＣＳ〉△＾（４）ＣＳ〉△＾（２）ＣＳ，ｋ＾（２）ＣＳ〉ｋ＾（３）ＣＳ〉ｋ＾（４）ＣＳ〉ｋ＾（５）ｃｓ。其△Ｇ＾     

取代酚及其酚钾与四氰基乙烯的电荷转移络合作用

本文以八种取代酚及相应的取代酚钾作为电子给体,以四氰基乙烯(TCNE)作为电子受体,在乙腈溶液中用紫外可见分光光度法测定了取代酚及相应的取代酚钾与TCNE作用的电荷转移络合物的光谱,以其CT光谱用比较法计算了取代酚及相应的取代酚钾的电离势。结果表明,除4-氰基苯酚外,其余取代酚及取代酚钾均可与TCNE形成电荷转移络合物,取代酚钾比相应的取代酚有更好的给电子能力,取代酚的电子转移能与Hammet取代基常数有较好的线性相关关系。     

α-甲氧基萘的电子转移光氧化反应

近年来芳烃和杂环化合物的电子转移光氧化反应受到日益的注意^[1-5]。电子转移光氧化反应不仅可应用于很多对¹O₂为惰性的烯烃和芳烃^[1-7],而且对某些¹O₂活性化合物,也可给出与¹O₂反应不同的产物。     

半菁染料作为染料敏化太阳能电池吸光材料的理论研究

采用第一性原理研究了半菁-二氧化钛团簇形成的配合物(hemicyanine-(TiO₂)_n)的光电子转移过程, 这里n分别取5, 9, 15. 配合物基态构型采用密度泛函理论方法进行优化, 而激发态采用含时密度泛函理论进行计算. 采用长程相关校正的密度泛函CAM-B3LYP和ωB97X-D计算的激发能与实验值吻合得很好. 依据广义Mulliken-Hush (GMH)公式, 基于密度泛函理论得到的波函数被用来计算电荷转移积分, 进而可根据Marcus理论计算出电荷分离速率常数(k_CS)和电荷回传速率常数(k_CR). 计算结果表明电子从染料到(TiO₂)_n团簇的传递有多条通道, 这使得k_CS具有更大值, 相反, 只具有单通道的电荷回传降低了k_CR值, 与k_CS相比甚至可以忽略, 这表明在所研究的体系中电荷回传是不利的.