二氢硫辛酸抗氧化性机理的理论研究

分别在B3LYP/6-31G(d,p)和B3LYP/6-311++G(d,p)水平下,对二氢硫辛酸及可能的解离途径中形成的自由基进行结构优化,采用S—H键解离焓(EBD)和分子的电离势(EIP)为理论指标,探讨了二氢硫辛酸可能的抗氧化性机理,并研究了溶剂(水和苯)效应的影响.结果表明,C(1)上S—H断裂形成的自由基b较易形成;以EBD和EIP为理论指标,可以较好的说明分子的抗氧化性及溶剂效应对抗氧化性的影响.随着溶剂的极性增加,EBD变化较小,而EIP则显著减小,表明溶剂效应对清除自由基的电子转移反应机理影响更大.分子最高占据轨道HOMO能级顺序与EIP数值所预测的抗氧化性顺序一致.     

超支化分子桥联受阻酚抗氧化剂的合成与表征

以正十八胺为核的1.0代超支化大分子和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯为原料,通过酰胺化缩合反应,合成了一种具有长链烷基和2个受阻酚基团的新型超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂.通过正交实验确定了超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的最佳合成体系为:3,5-丙酰氯为酰化剂、K_2CO_3为缚酸剂、苯和水为反应溶剂.通过条件优化实验确定了超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的最佳合成条件为:3,5-丙酰氯与1.0代超支化大分子的物质的量比为6∶1、反应温度为25 ℃、反应时间为12 h、体系苯与水体积比为6∶1、3,5-丙酰氯与缚酸剂K_2CO_3的物质的量比为1∶1,在此条件下,超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的收率高达75.5%.FT-IR和1H NMR证实了合成抗氧化剂的化学结构与其理论结构相符.超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂在聚乙烯树脂中的抗氧化性能优于抗氧化剂1076,且随着烷基链长度的增加,抗氧化性能增强.     

硫辛酸抗氧化性溶剂效应的理论研究

采用密度泛函方法,利用自洽反应场(SCRF)的Onsager模型,研究了正庚烷、苯、二氯甲烷、乙醇、二甲亚砜和水六种不同溶剂中硫辛酸分子的抗氧化性。以S-S键键解离焓(BDE)和分子电离势(IP)为理论指标评价了硫辛酸在六种溶剂中清除自由基的活性。发现随着溶剂的介电常数增大,BDE值几乎不变,而IP值则显著减小,表明溶剂效应对清除自由基的电子转移反应机理影响更大。溶剂的极性较小时,偏向于形成硫自由基的机理,而溶剂的极性较大时,偏向于电子转移机理。     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

用作驱油材料的淀粉接枝高聚物分子设计初探主链及支链聚合物的选择

运用分子设计的方法论,从理论与实践上对主链聚合物的组成、分子量、结构与聚集态,枝链聚合物的结构、与主链聚合物的相容性,不同条件下的反应能力,枝链长度、枝链度及其位置分布以及接枝化合物结构对溶解能力、增粘性能。流变与异常粘—温依赖关系、表面性能等影响进行了探讨。在此基础上论证了以木薯淀粉为主链聚合物、以芳环及顺酐、甲基丙烯酸为基本单元的共聚物为枝链聚合物进行接枝共聚,以制备耐温、抗剪切降解、增稠能力与表面活性作用良好水溶性的新型高聚物驱油用材料的可能性与现实性。并为进一步的分子设计研究打下了基础。     

表面活性离子液体参与构筑的胶束体系

离子液体的可设计性,使得新型表面活性离子液体不断涌现,从而将具有不同功能基团的离子液体引入到了传统的有序分子聚集体中,这也将有助于实现有序分子聚集体的可控性和功能化。本文综合评述了表面活性离子液体在水溶液及离子液体中的胶束化行为,重点总结了烷基碳链长度、阴离子结构和阳离子结构对表面活性离子液体聚集行为的影响,介绍了新型功能性表面活性离子液体在水溶液中的胶束化行为,分析了表面活性离子液体与传统表面活性剂复配体系的协同增效作用,并探讨了表面活性离子液体构建的胶束体系的发展方向。     

碳氢化合物类(烃类)

大自然慷慨地供应給我们的气态、液态及同态的烃类。天然气、石油、矿蜡、松節油和天然橡膠等的主要組分是烃类。石油的熱加工产物——热裂气体和熱裂汽油——也是烃类的混合物。烃的个别代表物:苯、甲苯、萘、乙炔等,也是大家知道的。“碳氢化合物”这一名称的本身即表明在这些有机化合物的分子中含有两种元素——碳(C)及氢(H)。碳原子彼此相联(单键、双键或叁键)成链,链因碳原子的数目以及链的形式而不同,炼有开链的(直链或叉链的)或关闭成环的。按照链的结构可以分为下列     

羟基取代的烷基苯磺酸盐在水/气和水/癸烷界面的结构特点（摘要）

驱油表面活性剂的分子设计是一项重要的研究课题.设计新型高效的驱油表面活性剂关键的问题在于如何洞察表面活性剂的结构和功能的关系.长线性烷基苯磺酸盐是一类非常流行的表面活性剂,广泛应用于工业和日常生活中.关于烷基苯磺酸盐的结构和功能研究已有大量的实验和理论工作报道.近来,结合分子设计的思想,实验上合成了新型的羟基取代的烷基苯磺酸盐表面活性剂,并研究了这类新型表面活性剂动态的界面行为.我们从理论上利用分子动力学模拟的方法研究了羟基取代的烷基苯磺酸盐单分子层在水/气和水/癸烷界面的结构特点.从液体密度剖面图、氢键、表面活性剂聚集结构和有序参数等方面,详细报道了2-羟基-3-癸基-5-辛基苯磺酸钠这种新型阴离子表面活性剂的界面特征.模拟结果表明随着表面活性剂分子数目的增加,每个表面活性剂在单分子层上形成分子内氢键的平均数目将下降,但形成分子内氢键的结构仍处于主导地位;烷基尾链的疏水部分,尤其是苯环3号位上取代的癸基随着表面活性剂覆盖度增大,向界面外延伸并且更加有序;二维径向分布函数描绘了表面活性剂聚集结构的特点并暗示了癸烷相将影响表面活性剂疏水部分的取向;表面活性剂分子容易形成长程氢键结构.我们的模拟结果是对实验研究的一个重要补充.此外,模拟中我们利用gromacs和ffamber程序,使用了全原子模型,这将为模拟烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面行为提供新的方案.     

N-烷基壳聚糖的合成及其溶致液晶行为

合成了一系列具有不同取代基(甲基、乙基、丙基、丁基)的壳聚糖衍生物——N 烷基壳聚糖,通过控制反应物摩尔比获得了一系列不同取代度的产物.不同取代基及不同取代度的衍生物均具有溶致液晶性,考察了同一碳链不同取代度和相近取代度不同碳链长度的衍生物对其液晶临界行为的影响.结果表明：同一碳链长度时,取代度对临界浓度的影响不大;而当取代度相近时,随着碳链长度增加,临界浓度也随之增大.此结果与Onsager和Flory的刚性棒理论相符.粉末X射线衍射实验进一步证实了这一结果.     

一维新型碳的同素异形体:碳链

碳链是一种完全一维的、具有电子轨道sp杂化结构的新型碳的同素异形体。正是由于碳链的独特的一维结构,使其拥有区别于富勒烯、石墨烯和碳纳米管的化学键,从而表现出更加优异的性能,如:理论预言碳链的机械强度是石墨烯的几倍;碳链的导热也类似于石墨烯和碳纳米管;碳链是具有直接带隙的半导体材料,且带隙的大小可以通过其长度来调控,其长度越长,带隙越小。尽管关于碳链的研究早在19世纪已经启其端绪,但是一直进展缓慢。直到近期,关于碳链的研究才有了几次突破性的进展,引起了学术界的广泛讨论。本文介绍了碳链的概念、结构和特殊的物理性质,在此基础上进一步介绍了碳链的几种典型的合成方法以及应用前景,重点阐述了近期碳链研究上的几次重大突破,并对于碳链研究的未来进行了展望,希望能引起国内外同行的关注。     

密度泛函理论研究碳链长度对氯化三烷基铵萃取氯化汞的影响

运用密度泛函理论方法研究了烷基碳链长度对氯化三烷基铵络合氯化汞的影响,计算结果表明,氯化三烷基铵与氯化汞的络合作用随着氯化三烷基铵中烷基碳链的增长而增强.通过对络合物的键长、Mayer键级和Mulliken电荷分析可知,电子富集在氯化三烷基铵的Cl原子上,并和Hg原子之间形成静电吸引作用.当烷基长度小于3时,烷基的电子效应影响较为明显,增强了原子之间的电子转移,使得络合物更稳定;当氯化三烷基铵烷基碳链长度大于3后,烷基链长对络合物中的电子转移不再有影响,络合物的稳定性受到烷基的几何效应影响更为明显.     

蠕虫状链模型下梳状共聚物分子的均方回转半径的理论分析及其在聚羧酸系减水剂分子中的应用

利用蠕虫状链模型对梳状共聚物分子的均方回转半径进行了理论分析,建立了回转半径与主链轮廓长度、主链持久长度、侧链轮廓长度、侧链持久长度、侧链数目以及侧链沿主链的分布情况(均匀分布和梯度分布)之间的定量数学关系.在此基础上,以被称为"第一代聚羧酸系高性能减水剂"(以下简称为MPEG-type PCE)的甲基丙烯酸(MAA)/烯酸甲酯(MAA-MPEG)梳状共聚物分子为研究对象,结合实验数据,对其聚电解质主链的持久长度进行了分析,并考察了主侧链长度、刚柔性、侧链分布、接枝密度等分子结构参数对PCE回转半径的影响,最后对模型的局限性作简要说明.梳状共聚物分子的蠕虫状链模型物理图像简洁,参数意义明确,应用于PCE分子体系时较之前所报道的柔性链模型要更为合理,能够为分析PCE的分子结构与溶液构象和吸附构象之间的关系提供更科学的视角.     

近年来炔酰胺参与的成环反应研究进展

炔酰胺作为一种杂原子取代的炔,具有独特的结构特征,其反应活性和稳定性能够达到很好的平衡,已作为一种多功能型的有机合成子被广泛应用于有机化学中.尤其是随着炔酰胺高效型和原子经济型制备方法的出现,炔酰胺参与的反应类型渐渐趋于多样化.在这多样化的反应类型中有关炔酰胺成环反应的研究占主要部分,这跟炔酰胺的结构特征密切相关,炔酰胺炔基上的α碳具有一定的亲电性,β碳具有一定的亲核性,有利于成环反应的发生.另一方面,炔酰胺参与成环反应所生成的含氮环状化合物,为大量活性天然产物和药物分子的构建提供了重要的结构单元,因此,关于炔酰胺参与的成环反应的研究具有重要的意义.概述了近年来炔酰胺参与成环反应的最新研究进展.     

活性正离子聚合及原位制备聚醋酸乙烯酯-g-聚四氢呋喃共聚物/纳米银复合材料

通过将烯丙基溴/高氯酸银引发体系引发四氢呋喃活性正离子开环聚合与"grafting onto"合成方法相结合,原位制备了不同接枝密度和接枝链长度的新型聚醋酸乙烯酯-g-聚四氢呋喃接枝共聚物(PVAc-g-PTHF)及其与纳米银(Ag)的复合材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(1H-NMR)和多角度激光光散射-黏度-凝胶渗透色谱仪(MALLS-VIS-GPC)分别表征了该接枝共聚物的化学结构、共聚组成、分子量、分子量分布、接枝支链数目及支化度,采用原子力显微镜(AFM)、示差扫描量热分析(DSC)、偏光显微镜(POM)研究了接枝共聚物中接枝支链数目及支链长度对其微观形态、单端受限链段结晶行为的影响,并探讨了该纳米复合材料的抗菌性能.结果表明:所制备的不同支链数目和支链长度的PVAc-g-PTHF/Ag纳米复合材料,均表现出良好的抗菌性能;接枝共聚物PVAc-g-PTHF的重均分子量可达4.52×10~5,分子分子量较窄(M_w/M_n~1.8),支化因子可达0.19.接枝共聚物PVAc-g-PTHF可形成明显的相分离结构,其微观形态与接枝支链数目有关;相比相同分子量的双端不受限的PTHF链,PVAc-g-PTHF接枝共聚物中单端受限PTHF支链的结晶速率明显降低;在确定接枝支链数目的情况下,随着支链中PTHF链段长度增加,其结晶逐渐增强,结晶熔融温度及熔融焓均稍有增加.     

聚合物接枝Janus纳米片形变的耗散粒子动力学研究（英文）

由于在检测、药物输运、分子马达等领域具有广阔的应用前景,二维柔性响应Janus材料受到了广泛的关注。但遗憾的是,这些二维材料的响应形变的分子机理仍不明确。基于此,我们采用介观尺度的耗散粒子动力学模拟方法系统研究了Janus纳米片两侧接枝不同长度和不同溶剂相容性的高分子链对Janus纳米片形变的影响。我们发现由于构象熵和混合焓的共同作用,通过对接枝链长度和溶剂相容性的调整,Janus纳米片可以形成如反相包覆、信封装包覆和碗状等新奇的结构。我们的理论结果首次提供了对二维柔性Janus材料可控形变的基本认识,并预报了设计合成新型Janus纳米器件在药物和生物医学领域的潜在应用。     

金团簇二十面体结构融合过程中其催化活性的演变

近年来,由有机配体保护的原子精确金属团簇在合成方面已取得了重要进展,其独特的原子结构对一些化学反应产生独特的催化效果.原子精确的团簇催化剂明显不同于纳米颗粒催化剂和单原子催化剂,是一种关联均相和多相的、原子数目确定、尺寸均一、结构精确的新型催化剂.从原子尺度上精确构筑团簇催化剂,探究亚纳米尺度的微观结构对催化性能的影响,为常规催化剂所未能解决的关键科学问题提供解决的机会,为在分子尺度上揭示催化作用机制以及准确关联催化剂结构与催化性能提供新的研究体系,具有重要的科学研究意义.本文设计和使用了三种结构精确的金团簇催化剂,即Au25(PPh3)10(SC2H4Ph)5Cl2,Au38(SC2H4Ph)24和Au25(SC2H4Ph)18,分别由二十面体结构的Au13单元通过中心顶点融合、面融合、体相融合形成的(简写为Auvf、Auff和Aubf),详细研究了这三个金团簇催化剂在二十面体Au13单元的结构融合过程中,其催化活性的演变规律.在催化吡咯烷与O2反应制备γ-丁内酰胺反应中,金团簇催化剂的催化活性顺序为Aubf>Auff>Auvf,表明这三个金团簇中Au13单元的结构随着点、面、体的融合,其催化活性随之增加.同时研究发现,对于同一个Au团簇催化剂,其表面硫醇配体的烷基链越短,其催化活性越高,这主要是由于短链硫醇分子的空间位阻较小,吡咯烷分子更容易进入催化剂的金表面,接触到活性位点,进行催化反应.实验表明,三个团簇金原子均带正电荷,正价金物种可能是催化吡咯烷与O2反应的催化活化物种.研究发现,Aubf团簇表面的活性位数目高于Auff和Auvf团簇的,因此Aubf的催化活性最高;同时,团簇表面配体的烷基链越短,其表面活性位数目也越多,这也进一步解释了表面硫醇配体的烷基链越短,其相应的金团簇催化剂的催化活性越高的原因.吡咯烷与O2在金团簇上反应的可能路径为O2在Au活性位上裂解的O原子和吡咯烷β-H转移至Au活性位的β-H反应脱水后形成亚胺,亚胺经过水解进一步氧化得到产物.这项研究将为在原子层次上调变金属团簇催化剂的结构进而改变其催化性能提供新的思路,对精准设计和构筑高效催化剂具有一定的科学指导意义.     

专访富碳纳米材料领域代表人物——智林杰研究员

<正>富碳纳米材料是指具有高分子结构特征又具有碳纳米材料性能特征的新型纳米材料,不仅具有富碳高分子明确的化学结构与组成,而且其结构单元、分子骨架、孔道与表面结构、官能团种类与位置、杂原子的引入与定位等重要的结构特征均可以通过结构单元的分子设计与可控的化学反应过程来实现较精确的调节与控制。同时,富碳纳米材料也具有碳纳米材料的重要性能特点,     

梳形支化聚苯乙烯的支化结构对其溶液形态和性质的影响

通过氮氧稳定自由基聚合和原子转移自由基聚合制备出不同支化结构的梳形支化聚苯乙烯.使用示差折光指数-多角激光光散射-毛细管黏度三检测联用凝胶渗透色谱对不同链结构梳形支化聚苯乙烯在四氢呋喃(THF)中的形态和性质进行了研究.结果表明,梳形支化PS在THF中的均方根回转半径(Rg)和特性黏数([η])均随支链长度和支链数目的增加而增大,但是在支链长度较长或者支链数目较大时,Rg和[η]随分子量增加而增大的趋势逐渐放缓,而且支链数目对梳形支化PS在溶液中的均方根回转半径和特性黏数的影响程度要大于支链长度.梳形支化聚苯乙烯在四氢呋喃中的MHS方程特性参数K、α随支链长度和支链数目的增加不断变化.     

硫辛酸“结构-抗氧化性”关系的理论研究

采用密度泛函方法,以键解离焓(EBD)和电离势(EIP)为理论指标评价了硫辛酸清除自由基的活性,发现硫辛酸的EBD和EIP均小于具有抗氧化活性的VC、VE和没食子酸.结合优势构象的几何构型、电荷分布和前线轨道的布居分析结果,发现二硫五元环是分子中的活性区域,电荷密度较大,可以与金属离子螯合;S—S键较长,且EBD和EIP均较小,可以形成自由基而发挥抗氧化作用.羧基部分可以调节分子的水溶性,且电荷密度较大,也可以和金属离子螯合.初步明确了硫辛酸的"结构-抗氧化性"关系.