α-甘氨酸晶体的动态磁手性和磁电效应

利用变温直流磁化率测定,在外加磁场强度为±1T,磁场平行于晶体b轴,发现在301-302Kα-甘氨酸有动态磁手性相变.α-甘氨酸晶体的每个晶胞包含四个分子,属于具有中心对称结构的P21/n群,电荷中心对称,不导电.在晶体中,两层之间的N (3)—H(8)…O(1)和N (3)—H(8)…O(2)氢键,沿b轴相互交叉反向配对排列.在303K,用原子力显微镜可观察到α-甘氨酸晶体表面分子层与层间有规则的交叉螺旋排列.结合中子衍射确定相变机制为,在相变温度及外加磁场H=±1T时,α-甘氨酸中的N (3)—H(8),电子自旋反转为(邙).因为N (3)—H(8)…O(1)和N (3)—H(8)…O(2)两反向氢键的强度和键角不同,由动态磁手性和磁电效应,产生电荷中心不对称,导致304K附近的热电相变.     

吡啶与HCl和CHCl3形成分子间红移氢键和蓝移氢键的理论研究

采用量子化学从头算的MP2方法, 分别在6-31G(d,p), 6-311+G(d,p)和AUG-cc-pVDZ基组下, 研究了复合物C5H5N…HCl(1), C5H5N…HCCl3(2)和C5H5N…HCCl3(3)的分子间氢键. 计算结果表明, 在复合物1中, HCl中Cl—H键伸长, 形成Cl—H…N红移氢键; 在复合物2中, HCCl3中C—H键伸长, 形成C—H…N 红移氢键; 在复合物3中, HCCl3中C—H键收缩, 形成C—H…π蓝移氢键. 自然键轨道(NBO)分析表明, 影响氢键红移和氢键蓝移主要有3个因素: n(Y)→σ*(X—H)超共轭作用、X—H键轨道再杂化和质子供体电子密度重排. 其中, 超共轭作用属于键伸长效应, 电子密度重排和轨道再杂化属于键收缩效应. 在复合物1和2中, 由于键伸长效应处于优势地位导致形成红移氢键; 在复合物3中, 由于键收缩效应处于优势地位导致形成蓝移氢键.     

C—H···O氢键驱动的1,2,3-三氮唑折叠体:评估分子间C—H···X~-(X=Cl,Br,I)和C—H···N氢键的稳定性

1,2,3-三氮唑芳香寡聚体可以通过分子内三中心C—H···O氢键诱导形成折叠或螺旋二级结构.通过~1H NMR实验研究这类人工二级结构在氯仿和二氯甲烷中进一步形成分子间C—H···Cl~-和C—H···N氢键的倾向性,发现分子内的两类C—H···O氢键可以通过进一步形成C—H···Cl~-氢键而被弱化.在过量Cl~-存在时,三氮唑N-1侧的六元环C—H···O氢键被显著破坏,由此形成分子间C—H···Cl~-氢键,从而诱导骨架形成另一类更加扩展的折叠构象.过量的Br~-和I~-也可以形成类似的分子间氢键.对其中一个八聚体研究揭示,1,2,3-三氮唑螺旋体的内侧2,3-位N原子还可以与三炔和二炔衍生物的炔基C—H形成分子间弱的C—H···N氢键,三氮唑折叠结构通过诱导N原子形成环形定位促进这一分子间弱氢键产生协同效应.     

NCBBH…HNa(H2O)n和CNBBH…HNa(H2O)n(n=1~5)结构与性质的理论研究

为了探索缺电子B-H键作为质子供体形成双氢键复合物的溶剂化效应,分别采用DFT-B3LYP/6-311++G**和CCSD(T)/6-311++G**方法对NCBBH…HNa和CNBBH…HNa及其水合物NCBBH…HNa(H2O)n和CNBBH…HNa(H2O)n(n=1~5)进行了结构优化和相互作用能计算,并利用AIM(atom in molecule)方法分析了H…H键特征,借助前线分子轨道理论探讨了水合物中双氢键形成H-H共价键的本质。结果表明:随着H2O分子数的增加,B-H键拉长,H…H距离缩短,双氢键由离子型向共价型过渡;当H2O分子数达到4时,双氢键相互作用能和NCBBH…HNa与水分子间的相互作用能分别达到-374.21和-306.50 kJ.mol-1,形成了H-H共价键;缺电子B-H键作为质子供体形成双氢键复合物的水合物析出H2的能力比FH…HLi(H2O)n弱。     

三聚氰胺与1,3-苯二磺酸盐共晶中的氢键作用

合成了一个新的配合物[(HMA )2.(BD2-)].H2O(HMA=三聚氰胺,BD2-=1,3-苯二磺酸盐),通过X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重分析对其进行了结构表征,该晶体属于三斜晶系,空间群P1,晶胞参数:a=9.305(1),b=10.272(1),c=12.297(1),α=80.56(2)°,β=71.47(2)°,γ=63.27(2)°,V=994.9(2)3,μ=0.337mm-1,Dc=1.697g/cm3,F(000)=528,R=0.0649,wR2=0.1467,2990个可观察衍射点。三聚氰胺被质子化,相邻的三聚氰胺分子通过N—H…N氢键形成(MAH )∞带子,而相邻的BD2-阴离子通过C—H…O弱氢键形成一条波状的带子(BD2-)∞,N—H…O、N—H…Ow氢键将相邻的(MAH )x(阳离子带子和(BD2-)∞阴离子带子连接成二维网络,层状结构通过N—H…O氢键以及π…π作用堆积成三维微孔结构。     

s-四嗪-水簇复合物的理论研究

用量子化学B3LYP方法和6-31＋＋G**基函数研究了s-四嗪-水簇复合物基态分子间相互作用, 并进行了构型优化和频率计算, 分别得到无虚频稳定的s-四嗪-(水)₂复合物、s-四嗪-(水)₃复合物和s-四嗪-(水)₄复合物6个、9个和12个. 复合物存在较强的氢键作用, 复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于O…H—C氢键的氢键水链构型最稳定. 经基组重叠误差和零点振动能校正后, 最稳定的1∶2, 1∶3和1∶4(摩尔比)复合物的结合能分别是41.35, 70.9和 94.61 kJ/mol. 振动分析显示氢键的形成使复合物中水分子H—O键对称伸缩振动频率减小(红移). 研究表明N…H键越短, N…H—O键角越接近直线, 稳定化能越大, 氢键作用越强. 同时, 用含时密度泛函理论方法在TD-B3LYP/6-31＋＋G**水平计算了s-四嗪单体及其氢键复合物的第一¹(n, p*)激发态的垂直激发能.     

中心对称型4,4’-双(N’-取代酰基硫脲基)取代联苯类衍生物的 合成及其晶体结构

以苯甲酸和2,4-二氯苯氧乙酸为原料合成取代酰基异硫氰酸酯, 再分别与4,4’-联苯二胺和3,3’-二甲基-4,4’-联苯二胺反应, 合成了3种中心对称型4,4’-双(N’-取代酰基硫脲基)取代联苯类衍生物. 产物结构经紫外光谱、红外光谱和核磁共振谱确认, 并用X射线单晶衍射分析法测定了化合物4,4’-双(N’-苯甲酰基硫脲基)联苯的晶体结构, 该晶体属于三斜晶系, P-1空间群, 晶胞参数: a＝0.53447(11) nm, b＝1.03086(13) nm, c＝1.15550(13) nm, α＝98.24(3)°, β＝96.95(3)°, γ＝99.43(3)°, Z＝2, Dc＝1.379 g/cm3, V＝0.61472(16) nm3, F(000)＝266, R1＝0.0506, wR2＝0.1335. 该分子呈中心对称分布, 存在两种分子内氢键N—H…O和C—H…S, 形成了毗邻的两个六元环结构, 同时通过分子间氢键N—H…S在分子间形成的R22(8)环把分子连接成无限延伸的一维链状结构, 再通过两种CH-π相互作用形成三维超分子结构.     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP／6—31 G**水平上对1，2，4-三氮杂苯-(H2O)n(n=1，2，3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算，结果表明复合物之间存在较强的氢键作用，所有稳定复合物结构中形成一个N…H--O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定．同时，用含时密度泛函理论方法(TD—DPT)在TD—B3LYP／6—31 G**水平上计算了1,2，4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第-1(n，π*)垂直激发能．     

2-(甲苯-4-磺酰胺基)-苯甲酸的晶体结构、光谱及热性质

报道了2-(甲苯-4-磺酰胺基)-苯甲酸(I)的元素分析和红外、核磁共振光谱性质并通过单晶X射线衍射确定了其晶体结构. 晶体属单斜晶系, 空间群为C2/c,晶胞参数为, a=2.7320(3) nm, b=0.85441(8) nm, c=1.17607(11) nm, α=90°, β=98.728(3)°, γ=90°, V=2.7135(5) nm3, Z=8. 晶体中分子单体通过N—H…O 和O—H…O氢键作用形成具有中心对称的二聚体, 且进一步通过两种不同的C—H…O 氢键和π…π作用形成超分子结构. 在不同的溶剂中, 化合物I的紫外吸收表现出明显的溶剂效应, 此外, 荧光光谱与DSC-TGA热重分析表明, 该化合物是一种耐热的荧光材料.     

水诱导N,N′,N″-三(4-吡啶基)-均三苯甲酰胺形成超分子凝胶研究

以均三苯甲酸为母体分子,用4-氨基吡啶对其进行化学修饰,合成了N,N′,N″-三(4-吡啶基)-均三苯甲酰胺(4-btapa)并考察其在不同溶剂及酸碱度中的胶凝性能.实验结果表明,4-btapa不溶于水,但可溶于一些极性溶剂中.室温条件下,在4-btapa的DMSO溶液中加入适量的水,可直接形成稳定凝胶.而在DMF,THF等溶剂形成的溶液中室温条件下加入适量的水得到只能得到粘度较大具有流动性的混浊液,但将得到的混浊液加热溶解后室温冷却均能形成稳定凝胶.扫描电子显微镜观察到4-btapa在不同含水有机溶剂中都能形成纤维状自组装聚集体,而4-btapa在p H=3.0的水-乙醇体系中呈明显的纤维团簇结构,与p H=7.0时的规则的纤维结构相比存在较大的差异,说明p H值会影响凝胶因子聚集形貌.核磁共振和红外光谱结果表明凝胶中存在N—H…Py的分子间氢键和芳香环的π-π堆积作用.根据FT-IR,1H NMR结果并比对干凝胶与晶体XRD曲线得到了凝胶因子4-btapa在凝胶(p H=7.0)中的自组装排列方式.     

基于双吡啶基双西佛碱通过氢键相互作用形成的有机超分子晶体

合成了双吡啶双西佛碱(bpbd)有机分子，并用该分子进行了超分子网络晶体的组装．X射线单晶结构分析表明：在bpbd晶体中存在着分子间氢键相互作用，该氢键由吡啶环上的N原子和西佛碱H—C—N基团上的H原子相互作用而成．每一个bpbd分子同另外4个bpbd分子通过氢键相连，构成了二维网状结构；在bpbd晶体中还存在分子间π…π相互作用，并导致一维分子柱的形成．二维氢键和一维π…π的协同作用，导致了三维超分子晶体的形成。     

基于萘基块新型开链冠醚的合成及晶体结构研究

以3,6-二溴-2,7-二羟基萘为起始原料,经与2-溴-N-苯基乙酰胺醚化,再用硼氢化钠和三氟化硼乙醚还原得基于萘基块新型的开链冠醚,两步总收率为96%.利用单晶X衍射研究其结构,晶体为三斜晶系,P-1空间群,a=9.588(3),b=10.898(3),c=13.060(4),α=103.190(4)°,β=93.953(4)°,γ=115.622(5)°,V=1176.0(6)3,Z=2,Dc=1.571 g/cm3,λ=0.71075 nm,μ(Mo Kα)=3.472 mm-1,Mr=353.22,F(000)=560.在晶体结构中,分子中的一个N—H基团与另外一分子形成双分叉氢键N—H…Br和N—H…O,进而组装成二聚体.这些中心对称的二聚体进一步通过C—H…π相互作用叠加成二维层状结构平行于(110)面.     

烷基乙二胺-CF_3CO_2型质子化离子液体的分子间氢键作用

利用密度泛函理论M06-2X方法,在6-311G(d,p)水平下,对由N-烷基乙二胺阳离子[HAlkyl]~+(Alkyl=Hex,Oct,Et Hex)与三氟乙酸阴离子[TFA]~-形成的[HHex][TFA],[HOct][TFA]及[HEtHex][TFA]型质子化离子液体(PILs)的离子对进行了理论研究.通过几何优化和分子振动频率分析3种PILs均得到5种较稳定构型[HAlkyl][TFA]S1~S5.结果表明,[HAlkyl]~+与[TFA]~-间发生了质子转移形成了O—H…N型氢键.3种PILs的基组重叠误差校正后的分子间相互作用能(ΔE_(int)~(BSSE))在-449.91~-522.87 kJ/mol范围内.由于分子间形成了较强的O—H…N氢键作用,引起N—H振动频率消失,在2200~2700 cm~(-1)范围内出现了较强的O—H键振动.通过自然键轨道(NBO)及分子中原子(AIM)理论计算,研究了分子间氢键作用的相对强度及其对分子构型稳定性的影响.NBO分析结果表明,其稳定化能主要源自于[HAlkyl]的氨基中孤对电子LP(N)与[TFA]中O—H反键轨道σ*(H—O)间的相互作用,即LP(N)→σ*(H—O).并探讨了阳离子部位[HAlkyl]~+的质子化位置以及烷基链长、支链的引入对[HAlkyl]与[TFA]间氢键作用强度的影响.     

香豆素衍生物的合成及结构表征

合成了11个香豆素衍生物,产率53%—79%,利用元素分析、MS和¹HNMR对其结构进行了表征.同时,由2-氨基苯并噻唑(ABT)和8-甲氧基香豆素-3-甲酸乙酯(MCC)合成了给体-受体加合物ABT-MCC,通过X射线单晶衍射法测定了其晶体结构,晶体属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为:a=9.5978(19)Å,b=10.686(2)Å,c=10.693(2)Å,α=71.30(3)°,β=70.43(3)°,γ=88.99(3)°,V=973.9(3)ų,Z=2,D_x=1.359 mg/m³,μ=0.200 mm^-1,F(000)=416,R=0.0463,wR=0.0992.结果表明,在ABT-MCC晶体中,分子间通过N—H…N和N—H…O氢键作用形成对称的A…D…D′…A′氢键四聚体,并通过弱的C—H…O氢键连接成为一维超分子链状结构,进而分子间通过π-π堆积作用形成层状结构.     

两种反式-9,10-二氢-9,10-二乙基蒽-11,12-二羧酸为主体的氢键包合物的合成与晶体结构

合成了反式-9,10-二氢-9,10-二乙基蒽-11,12-二羧酸(EADA)及其与硼酸共同构建主体晶格的正四丁基铵阳离子管状包合物(n-C4H9)4N C18H13O-4?B(OH)3(1)和(n-C4H9)4N C18H13O-4(2),并通过单晶X射线衍射法对其进行了晶体结构测定.结果表明,晶体1属单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数a=1.5699(1)nm,b=0.9955(6)nm,c=2.2933(1)nm,β=109.962(3)°,Z=4,R1=0.0434,wR=0.0759;晶体2属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数a=1.4005(3)nm,b=1.2821(2)nm,c=1.7657(3)nm,β=100.388(1)°,Z=4,R1=0.0584,wR=0.0966.在晶体1中,EADA阴离子和硼酸分子的氢键四聚体链交错平行排列,生成具有矩形截面的管道式主体晶格,每个管道内包含了两列规则排列的正四丁基铵阳离子(n-C4H9)4N .在晶体2中,相互独立的EADA阴离子交错排列形成类蜂巢形截面的管道式主体晶格,正四丁基铵阳离子形成Z形长列被包合在这些管道里,阳离子的烃链穿插在管道壁中.     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31++G**水平上对1,2,4-三氮杂苯-(H₂O)_n (n＝1, 2, 3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算, 结果表明复合物之间存在较强的氢键作用, 所有稳定复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定. 同时, 用含时密度泛函理论方法(TD-DFT)在TD-B3LYP/6-31++G**水平上计算了1,2,4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第一¹(n, π^*)垂直激发能.     

3，4-吡啶二甲酸根钙配合物的合成、结构和性质

配体3,4-吡啶二酸(H2pdc)和CaCO3反应合成了配合物[Ca2(pdc)2(H2O)7](1),用单晶X-射线、FTIR和元素分析对生成的晶体进行了表征。Ca(Ⅱ)采取八配位扭曲四方反棱柱几何构型,整个pdc2-作为三齿桥联配体连结3个不同的Ca(Ⅱ)原子形成一维链结构,一维链由π-π相互作用和O-H…N氢键连结形成二维层,二维层再进一步由O-H…O氢键连结形成三维结构。还研究了配合物1的荧光和热重性质。CCDC:806131。     

对苯二甲酸·1,3-二(4-吡啶基)丙烷的水热合成和晶体结构(英文)

用1,3-二(4-吡啶基)丙烷、对苯二甲酸和去离子水在413K下通过水热反应法得到了标题化合物(C13H14N2).(C8H6O4).该化合物晶体属于三斜晶系,空间群为P墿,晶胞参数为a=0.95267(19)nm,b=1.1927(2)nm,c=1.6959(3)nm,α=96.40(3)°,β=98.12(3)°,γ=101.52(3)°,Z=2.单晶衍射结果表明标题化合物由对苯二甲酸分子和1,3-二(4-吡啶基)丙烷通过两种类型的分子间π-π堆积作用以及O—H…N氢键作用构成.同时,还对标题化合物进行了元素分析和红外测试.     

胺对锂电池电解液中小分子的稳定作用

用密度泛函理论(DFT)方法在PBE0/6-31+G(d, p)水平上对乙胺、乙二胺分别与电解液中的小分子H2O、HF分子间的相互作用进行理论计算, 并在PBE/TZP 水平上利用能量分解分析(EDA)方法对胺与HF、H2O 结合的II-1、II-2、III-1和III-2模型进行计算分析. 结果表明, 胺类物质都能与HF、H2O形成N…H—F(O)、F(O)…H—N或F(O)…H—C的稳定氢键. 但HF与胺类物质形成的氢键比H2O与胺形成的氢键强, 故胺类物质在电解液中优先稳定HF. 乙二胺与HF、H2O结合的稳定性比乙胺强. 乙胺、乙二胺与HF(H2O)形成的最稳定构型均由F(O)—H…N 和F(O)…H—C 氢键结合形成.     

α-甘氨酸晶体的动态磁手性和磁电效应

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为依1 T, 磁场平行于晶体b轴, 发现在301-302 K α-甘氨酸有动态磁手性相变. α-甘氨酸晶体的每个晶胞包含四个分子, 属于具有中心对称结构的P21/n群, 电荷中心对称, 不导电. 在晶体中, 两层之间的N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)氢键, 沿b轴相互交叉反向配对排列. 在303 K, 用原子力显微镜可观察到α-甘氨酸晶体表面分子层与层间有规则的交叉螺旋排列. 结合中子衍射确定相变机制为, 在相变温度及外加磁场H=±1 T时, α-甘氨酸中的N+(3)—H(8),电子自旋反转为(↑). 因为N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)两反向氢键的强度和键角不同, 由动态磁手性和磁电效应, 产生电荷中心不对称, 导致304 K附近的热电相变.