苝醌分子内质子传递过程的理论研究

用AM 1方法计算了醌 (PQ)及醌类光敏剂竹红菌甲素 (HA)分子内质子传递过程的势垒 .得到如下结果 :( 1 )PQ在基态、单重激发态、三重激发态的质子传递势垒分别为 89 75 ,5 5 40和 83 97kJ/mol;( 2 )PQ负离子在基态和激发态的质子传递势垒分别为 80 .1 2和 79.91kJ/mol;( 3)PQ正、负离子自由基的质子传递势垒分别为 6 5 94和 5 9 2 9kJ/mol;( 4)PQ发生分子内双质子传递的势垒为 1 72 1 3kJ/mol;( 5 )HA的质子传递势垒为 89.2 4和 88.0 7kJ/mol.由此得出以下结论 :( 1 )PQ在基态和激发态都存在分子内质子传递过程 ,但激发态的传递速率大大高于基态 ;( 2 )PQ发生双质子传递的可能性几乎没有 ;( 3)PQ负离子及正、负离子自由基仍存在分子内质子传递 ;( 4)HA的七元侧环并未显著影响它的质子传递势垒 .     

痂囊腔菌素A分子构型和分子内氢键的理论研究

用半经验量子化学AM1方法对天然苝醌化合物痂囊腔菌素A(EA)的分子构型和分子内氢键进行了研究;从EA可能的64种构型中选择16种进行了计算.结果表明,EA的X射线晶体结构对应的构型是II型左旋(A)a,a型(II-L-A-a,a);小的生成热差值可以使得异构体间的转换容易进行,有利于发生分子内质子传递.尽管采用AM1方法计算得到的EA各种构象的平面性有所差别,但都很接近晶体的平面性.此外,EA分子内氢键键能的平均值为22.9kJ/mol;II型的氢键键能比I型的大,(9,10)位的氢键键能比(3,4)位的大;EA的平面性是由苝醌环上的侧链取代所决定,而与分子内是否存在氢键无关.     

双接触弯曲蓝移氢键CH_2…Y的理论研究

用量子化学从头算方法在MP2/6-311 G(d,p)与MP2/6-311 G(2df,2p)两个理论级别上研究了双接触弯曲氢键Y…H2CZ(Z=O,S,Se)和Y…H2CZ2(Z=F,Cl,Br)(Y=Cl-,Br-).计算表明,在这些复合物中都存在两个等价的Y…H—C蓝移氢键;相互作用能和蓝移都比较大,每个Y…H—C氢键的能量为15～27kJ/mol,CH键长变化为-0.1～-0.5pm,CH伸缩振动频率位移为30～80cm-1.自然键轨道分析表明,3个因素导致了这些蓝移氢键的形成:(1)存在较大的重杂化;(2)弯曲的氢键构型使得分子间直接超共轭相互作用比较小,而存在相当的分子间间接超共轭相互作用;(3)质子给体的分子内超共轭相互作用较大地减小.电子密度拓扑性质的研究表明,在这些氢键复合物中都存在3个分子间临界点:在接受体原子Y与每个H原子之间存在一个键临界点,也存在相应的键径和原子间界面;在YHCH四边形内部存在一个环临界点.因此这些分子间相互作用可以严格地看作氢键.     

高能质子辐射作用的分子机理——DNA空间结构微观损伤的Raman光谱特征

高能质子是空间辐射的重要类型。本文用激光Raman光谱技术,研究了高能质子(27.9 MeV)对水溶液中DNA辐射作用的分子机理。通过解析其特征Raman谱线,获得DNA空间结构微观损伤的以下信息:(1)维系双螺旋结构的碱基间氢键部分断裂;(2)4种碱基均被损伤,其中腺嘌呤环的破坏最重;(3)脱氧核糖发生了明显的变化;(4)骨架磷酸离子(PO_2~-)和磷酸二酯(PO_2)的损伤严重,并出现单、双链的断裂;(5)B型构象的数量显著减少。     

Ce(VI)与6种天然黄酮化合物的氧化还原体系及其应用

选取结构相近的6种天然黄酮化合物：槲皮素(Quercetin)、山奈酚(Kaempferol)、木犀草素(Luteolin)、柚皮素(Naringenin)、黄芩素（Baicalein）和芹菜素（Apigenin）,利用紫外可见分光光度法,结合微量滴定手段,追踪并记录了6种黄酮化合物与Ce(Ⅳ)形成的氧化还原体系的紫外吸收信号,根据化合物对Ce(Ⅳ)响应差异,探讨了不同位置酚羟基对化合物抗氧化活性的贡献及作用机制。 结果表明,色原酮C环上3-OH首先与Ce(Ⅳ)作用,发生质子解离而氧化,其氧化产物在294 nm产生较强的吸收峰,3′,4′邻位-OH有利于在氧化剂Ce(Ⅳ)存在时4′羟基解离形成分子内氢键,紫外吸收光谱带Ⅱ的双峰会明显分离。 其它位置的酚羟基也会对Ce(Ⅳ)产生响应,且C环上的羟基比A环上的更灵敏。 同时,低浓度的黄酮会引起Ce(Ⅳ)的吸光度明显降低,由此得出6种化合物抗氧化能力顺序为Quercetin＞aempferol＞Luteolin＞Apigenin＞Baicalein＞Naringenin,与化合物的紫外吸收光谱响应灵敏度一致。     

金属丝桃蒽酮结构变化的理论研究

用MMX和AM1方法对金属桃蒽酮(HYP)结构变化过程的生成热进行了计算.发现:1.HYP1,2位OH可越过20kJ/mol左右的势,绕C--O键旋转而形成分子内氢键,并估算出键能约为10kJ/mol;2.HYP其他四个OH也可进行类似的构象变化,势垒在26kJ/mol左右,相应分子内氢键键能约为20kJmol;3.HYP分子内氢传递产生的异构体在能量上不稳定,进而在基础上探讨了1,2位OH分子内氢键的形成对HYP光敏活性的影响。     

(H2O)m（HBr）n（m+n≤4）团簇的结构与性质

利用杂化密度泛函方法B3LYP结合6-311++g(2df,2p)基组研究了(H2O)m(HBr)n(m+n≤4)混合团簇的结构及红外光谱.确定了团簇的稳定结构以及键能,发现分子间以红移氢键的形式结合形成混合团簇,且H2O分子个数为3时HBr发生解离.理论模拟了稳定结构的红外光谱,并分析了红外光谱主要吸收峰所对应的振动模式.通过自然键轨道(NBO)分析发现了红移氢键是由质子供体与质子受体间的超共轭作用决定的.     

亚胺白藜芦醇抗氧化性质的理论研究

本文采用量子化学的密度泛函理论(DFT)方法,从静态与动态两大方面分析了亚胺白藜芦醇不同位置酚羟基在不同溶剂中抗氧化活性的能力大小。从前线分子轨道初步分析了其抗氧化活性位点,通过对化合物酚羟基键解离焓(BDE)、电离势(IP)、质子解离焓(PDE)、质子亲和势(PA)和电子转移焓(ETE)等参数的研究,分析了一步抽氢反应机制(HAT)、逐步质子转移-电子转移机制(SET-PT)、质子优先损失电子转移机制(SPLET)三种反应机制,进一步确定了亚胺白藜芦醇的抗氧化活性位点。探讨了亚胺白藜芦醇分子不同位置酚羟基清除·OH和·OOH的抗氧化机理,得到了该分子与·OH和·OOH发生抽氢反应时的过渡态结构。计算结果表明,在溶剂中亚胺白藜芦醇分子C4’位上酚羟基活性最高,发生抽氢反应时所需能垒最小,是最大可能的活性位点。在非极性溶剂中HAT是主要的机制;在极性溶剂中SPLET机制是主要的。     

N2O…HOCl复合物结构和性质的理论研究

分别在DFT-B3LYP和MP2/6-311++G**水平上求得HOCl + N2O复合物势能面上的六种(S1, S2, S3, S4, S5和S6)和四种(S1, S2, S4和S5)构型. 频率分析表明,其中的S1和S3为过渡态,其它为稳定构型. 在复合物S3, S5 和S6中,HOCl 单体的σ*(5O-6H)作为质子供体,与N2O单体中作为质子受体的3O原子相互作用,形成氢键结构,而在氢键复合物S2中, 质子受体为N2O单体中的端1N原子;复合物S1中,HOCl分子的σ*(5O-4Cl)作为质子供体与N2O分子中的端1N原子(质子受体)相互作用,形成卤键结构,而复合物S4中的卤键结构的质子受体为N2O分子中的端3O原子. 经B3LYP/6-311++G**水平上的计算,考虑了基组重叠误差(BSSE)校正的单体间相互作用能在-1.56 ~ -8.73 kJ·mol-1之间. 采用自然键轨道理论(NBO)对两种单体间相互作用的本质进行了考查,并通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中氢键和卤键键鞍点处的电子密度拓扑性质.     

HOCl…HCOCl复合物的结构和电子性质

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上求得HOCl+HCOCl复合物势能面上的四种稳定构型(S1,S2,S3和S4).其中,在复合物S1和S3中,HOCl单体的5H原子作为质子供体,与HCOCl单体中作为质子受体的10原子相互作用,形成红移氢键复合物;在复合物S4中,HOCl单体的7Cl原子作为质子供体,与HCOCl单体中作为质子受体的IO原子相互作用,形成红移卤键复合物;而在复合物S2中,同时存在2C-3H…6O蓝移氢键和4Cl…5O相互作用.在MP2/6-311++G**水平上计算的单体间的相互作用能考虑了基组重叠误差(BSSE)和零点振动能(ZPVE)校正,其值在-5.05与-14.76 kJ·mol-1之间.采用自然键轨道理论(NBO)对两种单体间相互作用的本质进行了考查,并通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中氢键和卤键键鞍点处的电子密度拓扑性质.     

HOCl…HCOCl复合物的结构和电子性质

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上求得HOCl+HCOCl复合物势能面上的四种稳定构型(S1, S2, S3和S4). 其中, 在复合物S1和S3中, HOCl单体的5H原子作为质子供体, 与HCOCl单体中作为质子受体的1O原子相互作用, 形成红移氢键复合物; 在复合物S4中, HOCl单体的7Cl原子作为质子供体, 与HCOCl单体中作为质子受体的1O原子相互作用, 形成红移卤键复合物; 而在复合物S2中, 同时存在2C—3H…6O蓝移氢键和4Cl…5O相互作用. 在MP2/6-311++G**水平上计算的单体间的相互作用能考虑了基组重叠误差(BSSE)和零点振动能(ZPVE)校正, 其值在-5.05与-14.76 kJ·mol-1之间. 采用自然键轨道理论(NBO)对两种单体间相互作用的本质进行了考查, 并通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中氢键和卤键键鞍点处的电子密度拓扑性质.     

HMB体系分子内质子传递的量子化学计算研究

首次利用量子化学半经验AM1方法和从头算HF/6-31G方法对一种新型的苝醌类光? 艏?PQP)-菌生素(HMB)的结构及其分子内质子传递(IPT)进行了理论计算研究，并? 捎弥鸩皆黾硬嗔吹姆椒ㄉ杓屏艘幌盗心Ｐ突衔镆钥悸歉鞑嗔炊訦MBIPT的影响，? 峁推p醌(PQ)的IPT作了对比。同于HMB只有一个分子内氢键，此项研究对解释PQP的光敏活性有十分重要的意义。本研究主要结论：(1)基态时HMB的IPT势垒只有10.0180kJ/mol(反式)和37.9819kJ/mol(顺式)，分子中存在着快速的IPT。(2)侧链对HMB的IPT势垒影响较小，IPT主要受它的大共轭结构和共振模式的影响。(3)过渡态时质子的电荷增加，质子传递势垒与它的电荷变化成线性关系，此关系可推广到其它质子传递体系。(4)HMB的IPT势垒和IPT过程中羟基氧氢键以及氢键的键长变化均成较好的线性关系。(5)虽然只有一个IPT模式，HMB的IPT以及共振模式仍然和PQ十分相似，这是HMB保持光敏活性的基础。     

磷酰化丝氨酸形成六配位磷中间体的理论研究

用MNDO方法对磷酰化丝氨酸仿生化反应机理中六配位磷中间体的形成过程进行了研究.磷酰化丝氨酸(1)形成分子内磷酸-羧酸分子内混酐的五配位磷中间体(2)后,其酸性质子解离,分子经过具有氢桥键结构的过渡态,使氨基酸侧链羟基上的氢通过氢键作用向磷上的O₁进行转移,然后再经过构型由三角双锥向八面体的转变,形成六配位磷中间体(3).氢桥键的存在使反应过渡态能量降低,其相对能量为148.5kJ/mol.理论计算较成功的解释了六配位磷中间体的形成机理以及磷酰化丝氨酸仿生化反应中羧基和侧链羟基共同参与的实验结果.     

苯三甲酸-水分子为主体晶格的四丁基铵层状包合物的合成与晶体结构

合成了一种新颖的苯三甲酸 -水分子为主体晶格的四丁基铵氢键包合物 ,(C4H9) 4 N+ [1,3 ,5 C6H3 (COOH) 2 (COO-) ]·2H2 O ,并进行了X射线晶体结构分析 .晶体为单斜晶系 ,P2 1 /c空间群 ,a =1 3 62 1( 2 )nm ,b =1 3 691( 2 )nm ,c =1 60 94( 2 )nm ,β =10 9 665 ( 3 )° ,V =2 82 61( 7)nm3 ,Z =4,R1 =0 0 5 0 8,wR =0 12 17.包合物中 ,苯三甲酸阴离子之间通过 3位与 5位羧基形成的O—H…O分子间氢键键连成沿b轴无限延伸的锯齿形长链 .位于长链较大空隙处的单一氢键键连的水分子二聚体 ,同时与两酸根的羧基生成给体氢键 ,形成一条苯三甲酸阴离子 -水分子复合宽带 .位于宽带外侧的 1位羧基与相邻宽带的水分子生成的氢键 ,将这些宽带连成平行于 ( 0 0 1)面的层状氢键主体晶格 .四丁基铵阳离子层填充在相邻主体晶格的层间空隙处 ,构成“三明治”式夹层结构的包合物     

杯［4］芳烃衍生物一维超分子的晶体结构研究

杯芳烃是继冠醚、环糊精之后的第三代主体分子 ,在主客体化学、超分子化学中占有重要地位 [1～ 3] .据文献报道 ,在杯 [4]芳烃衍生物中存在各种各样的作用力 [4 ] ,如分子内氢键 [3,4 ]、分子间氢键 [5]、阳离子 -π作用 [6 ]、CH3-π作用 [7]和 π-π相互作用 [8,9]等 .本文报道了杯 [4]芳烃衍生物 5 ,1 1 ,1 7,2 3 -四叔丁基 -2 6,2 8-二 [2 -(甲氧基羰基 )苄氧基 ]-2 5 ,2 7-二羟基杯 [4]芳烃 (简称 L,结构式见 Scheme1 )的晶体结构 .研究中发现 ,分子中存在分子内氢键和分子间π-π相互作用 ,后者使化合物 L形成了一维锯齿形的超分子…     

4-异丁氧基-10-羟基-1,7-二氮杂菲-2,8-二羧酸甲酯的合成、表征及晶体结构

报道了4-异丁氧基-10-羟基-1,7-二氮杂菲-2,8-二羧酸甲酯(1)的选择性合成.化合物1是以间苯二胺(3)为起始原料,经三步反应合成得来.间苯二胺和1,4-二羧酸二甲酯丁炔(4)反应生成了1,3-二-(1,2-二甲氧羰基-乙烯氨基)苯(5),随后化合物5在二苯醚中加热回流,生成4,10-二羟基-1,7-邻二氮杂菲-2,8-二羧酸甲酯(6)和4,5-二羟基-1,8-二氮杂蒽-2,7-二羧酸甲酯(7).从核磁共振氢谱中可以估算出,化合物6的产率是化合物7的7～9倍.化合物6和7的混合物通过Mitsunobu反应生成了化合物1和4,5-二异丁氧基-1,8-二氮杂蒽-2,7-二羧酸甲酯(2),其中化合物1的产率是化合物2的5～7倍.晶体结构清楚地表明化合物1中10位上的羟基与1位上的氮原子之间形成了六元环分子内氢键,而在化合物2中却没有发现分子内氢键,此现象很好的说明了氢键的形成与选择性合成之间存在着重要的联系.     

钴与4-甲基-6-羟基嘧啶配合物的制备、晶体结构和 对配体的量子化学研究

4-甲基-6-羟基嘧啶与硝酸钴在乙醇溶液中反应,制得氢键连接的超分子配合物[Co(C~5H~6N~2O)~2(H~2O)~4]·(NO~3)~2。该化合物的结构已测定,晶体属于单斜晶系,空间群为C2/m,晶胞参数a=1.9853(4)nm,b=0.7601(5)nm,c=0.6539(13)nm,β=100.93(3)°,Z=2,最终偏离因子R=0.053。每一个结构单元中Co原子与两个4-甲基-6-羟基嘧啶和四个水分子配位,配位的水又通过氢键与硝酸根结合,同时嘧啶环上的羟基又与相邻结构单元中的嘧啶环上的未配位的N形成氢键,因而就形成了二维网状的超分子化合物。我们采用PM3半经验法计算表明配体4-甲基-6-羟基嘧啶中两个N原子的净电荷分布不同,因而配位能力不同,只有处在羟基邻位的N原子参与了配位。     

大豆素和染料木素的光氧化自由基反应动力学

具有共轭电子结构和多酚羟基官能团的类黄酮是天然抗氧化剂,其活性位点及其自由基稳定性是影响抗氧化效能的重要因素. 我们通过时间分辨光谱并结合量化计算对比研究了大豆素和染料木素两种异黄酮的脱质子形式由光氧化引发的自由基反应动力学. 结果表明,光氧化大豆素的酚氧阴离子先产生不稳定的中间态自由基,随后通过分子内电子转移反应生成相对稳定的自由基;异黄酮染料木素的酚氧阴离子光氧化后直接生成自旋密度在整个分子骨架上离域的稳定自由基;染料木素的5位羟基起到增强4’位酚羟基抗氧化活性的作用. 这些结果解释了染料木素远高于大豆素的抗氧化活性.     

金属丝桃蒽酮结构变化的理论研究

用MMX和AM1方法对金属桃蒽酮(HYP)结构变化过程的生成热进行了计算.发现:1.HYP1,2位OH可越过20kJ/mol左右的势,绕C--O键旋转而形成分子内氢键,并估算出键能约为10kJ/mol;2.HYP其他四个OH也可进行类似的构象变化,势垒在26kJ/mol左右,相应分子内氢键键能约为20kJmol;3.HYP分子内氢传递产生的异构体在能量上不稳定,进而在基础上探讨了1,2位OH分子内氢键的形成对HYP光敏活性的影响。     

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。