单取代烷烃液相生成焓估算新方法

根据烷基R和取代基X(Cl、Br、I、OH、SH、NO2、CN、NH2、CHO和COOH等)本身的电子效应, 应用烷基R的极化效应指数PEI和取代基X的电负性χX定量描述单取代烷烃RX中R和X间的相互作用, 再结合已提出的C—C键和C—H键的键连接矩阵的特征根, 建立了一个估算单取代烷烃RX液相生成焓的方程： ΔfH0(RX, l)＝－39.5001ΣX1CC＋33.5508NCC－0.0789ΣX1CH－25.7087NCH＋0.1557ΣSij＋0.9976H(X)－ 27.6642 PEI(R)×χX＋31.5043χX 此方程用于估算RX的生成焓, 不仅结果非常令人满意(其相关系数R达到0.9999, 标准偏差SD仅为2.87 kJ•mol^-1), 而且方程中各项参数的物理意义也非常明确, 便于人们深入地理解分子结构与性能的关系. 应用去一法(leave-one-out)对以上方程进行交叉验证分析表明该方程具有较好的稳定性和较强的预测能力. 研究发现, 著名的Luo氏方程是上述方程的一种特殊形式, 上述方程是对Luo氏方程的一个较大扩展. 该方法为研究更复杂体系内基团之间的相互作用提供了一种新的方法和思路.     

拓扑-量子指数醛酮气相色谱保留指数及沸点的定量构效关系

通过对醛酮化合物分子结构特征及其气相色谱保留指数(RI)和沸点与分子结构间关系的研究,提出了分子极化效应指数(MPEI)、奇偶指数(OEI)、立体效应指数(SVij)、顶点度-距离指数(VDI)及键连接矩阵特征根(∑X1CH)等拓扑-量子结构参数,用多元线性回归(MLR)方法获得了醛酮类化合物的沸点及其在不同极性色谱柱上的气相色谱保留指数与这些拓扑-量子指数间良好的定量结构-性质相关(QSPR)模型,相关系数均大于0.99。5个分子结构参数具有明确的物理化学意义且易于计算和运用。与文献研究的比较结果表明:由上述分子结构参数得出的模型方程适用于各类醛酮化合物的气相色谱保留指数及沸点的预测且具有较好的稳定性和准确性。     

用扩展的Istomin-Palm模型估算双向延伸化合物R1-Y-R2生成焓

Istomin和Palm曾提出用模型Δ_fH⁰(RX)=h[R]+h[X]+φ[R]φ[X](式中h[R]和h[X]分别为烷基R 和取代基X对单取代烷烃生成焓Δ_fH⁰(RX)的贡献, φ[R]φ[X]则表示R与X之间的相互作用对Δ_fH⁰(RX)的贡献)来表示单取代烷烃生成焓Δ_fH⁰(RX). 对于双向延伸化合物R1-Y-R2, 其取代基Y位于分子链的中间, 与两个烷基(R1和R2)相连. 此类化合物分子内取代基与烷基之间的相互作用, 较单取代烷烃的相比更为复杂. 因此, Istomin-Palm模型在R1-Y-R2体系中应用必须进行修正. 本文把取代基Y、烷基R1和R2三者之间的相互作用对R1-Y-R2类化合物生成焓Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献分为三部分: R1Y与R2之间的相互作用(φ[R2]φ[R1Y]), YR2与R1之间的相互作用(φ[R1]φ[YR2]), 以及两烷基R1与R2之间的相互作用(ψ[R1]ψ[R2]). 用以上三项替换φ[R]φ[X], 扩展Istomin-Palm模型, 建立一个新的经验模型Δ_fH⁰(R1-Y-R2)=h[R1]+h[R2]+h[Y]+φ[R1]φ[YR2]+φ[R2]φ[R1Y]+ψ[R1]ψ[R2], 来表示Δ_fH⁰(R1-Y-R2)(式中h[R1]、h[R2]和h[Y]分别为烷基R1、R2和取代基Y对Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献, 后三项则表示烷基R1、R2和取代基Y两两之间相互作用对Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献). 进而, 采用本研究组最近报道的相互作用势指数IPI(X)(Wu, Y. X.; Cao, C. Z.; Yuan, H. Chin. J. Chem. Phys. 2012,25 (2), 153.)表示取代基Y对烷基的固有作用(φ[Y]), 从而建立两个定量估算生成焓的通用模型. 其中, 一个用于估算硫醚、仲胺、醚和酮类化合物生成焓, 另一个用于估算酯类化合物生成焓. 这两个模型均得到良好的结果, 与采用G3和G3MP2方法相比具有同样的精度, 还可以避免大量繁琐的计算.     

甲基烷烃结构与色谱保留指数相关性的拓扑指数法研究

计算了207个甲基烷烃的127个拓扑指数变量,把变量选择方法GAPLS方法引入到定量结构与气相色谱保留关系研究中,对127个拓扑指数变量进行选择,得到了含7个变量的化合物的定量结构与色谱保留指数关系(QSRR)模型,其复相关系数的平方为0.99998,标准偏差为2.88。交互验证的复相关系数为0.99997,交互验证的预测标准偏差为2.95,表明该模型具有良好的稳定性和可靠性。对获得的7个变量进行了合理的结构解释,表明甲基烷烃色谱保留指数完全能用拓扑指数来精确表征。     

烷烃同系物气相色谱保留指数的分子拓扑研究

定义了分子中原子的平衡电负性,并用原子的平衡电负性对分子图进行着色,在距离矩阵的基础上结合分子中各原子的支化度构建了一种新的拓扑指数N1,N2和N3。该拓扑指数对分子结构实现惟一性表征,具有优良的结构选择性。将拓扑指数N1,N2和N3与烷烃在固定相角鲨烷(柱温50　℃)及SE-30(柱温80　℃)上的气相色谱保留指数进行多元线性回归,结果表明烷烃的气相色谱保留指数可分别定量描述为I(Squalane)=23.97842N1-3.86562N2+0.787379N3+42.33061,I(SE-30)=23.83937N1-3.5687N2+0.939876N3+22.11952。用上述回归方程对烷烃的气相色谱保留指数进行预测,结果表明预测值与实验值的平均相对误差均为1.31%,预测结果误差在实验误差范围内。     

石油中间馏分中异构烷烃的分子识别

以石油加氢异构中间馏分及直馏柴油为研究对象,采用气相色谱/质谱联用技术对异构烷烃的分子形态进行了研究。实验表明各碳数异构烷烃组分在毛细管气相色谱柱上表现出明显的按取代基个数簇分离的现象。对异构烷烃的异构程度进行了表征,得到不同取代基个数的异构烷烃的保留指数(RI)定性表;同时根据化合物的质谱断裂规律,参考文献数据并结合碳数及沸点规律,对73种甲基取代的异构烷烃及10种生物标记的化合物单体进行了结构定性,并计算了保留指数。为在分子水平上认识航空煤油及柴油等石油中间馏分中的异构烷烃提供了基础。定性结果表明:在研究的加氢异构中间馏分中,异构烷烃主要由单取代基和二取代基的异构烷烃组成;而在直馏柴油中,单取代基异构烷烃和类异戊二烯类生物标记化合物丰度较高。     

脂肪醇气相色谱保留指数与结构的相关性研究

在分子图的邻接矩阵基础上,构建了一个化合物均价连接性指数mL,mL=∑(Ai·Aj·Ak…)-0.5,其中一阶指数1L及定位基参数β与25种脂肪醇在6种固定相(SE-30,OV-3,OV-7,OV-11,OV-17和OV-25)上的气相色谱保留指数I显著相关,相关系数均大于0.98。所建定量结 构-保留关系(QSRR)模型具有良好的稳定性和预测能力,较好地揭示了脂肪醇在不同固定相上气相色谱保留指数的变化规律。     

应用分子电距矢量对地笋中挥发油化学成分色谱保留值分析

采用分子电性距离矢量(MEDV)表征地笋中挥发油化学成分的分子结构,并对其气相色谱保留时间进行了系统的定量结构-色谱保留关系(QSRR)研究。在变量筛选的基础上建立了多个挥发油化学成分QSRR模型,相关系数均在0.90以上。通过严格的统计检验表明所建模型具有良好的稳定性与预测能力。     

电拓扑状态预测有机磷酸酯类化合物的气相色谱保留指数

以原子类型电拓扑状态指数(ETSI)有效表征35个有机磷酸酯类化合物(OP)的分子结构, 应用基于预测的变量选择与模型化(VSMP)方法建立OP化合物在3种不同固定相上的气相色谱保留指数(RI)与分子结构(ETSI)的定量相关模型. 结果表明, 影响不同固定相上OP色谱保留的主要结构因素都是由7个ETSI描述子对应的子结构碎片, 即: ＝CH₂,≡C—, aaC—, ＝O, —O—, Cl和Br. 其中子结构aaC—, ＝O和—O与OP化合物母体骨架密切相关, 而＝CH₂,≡C—, —Cl和—Br反映支链或取代基的变化. 通过多元线性回归法建立OP化合物在三个固定相上的定量结构-保留相关模型(QSRR)发现, 各QSAR模型的估计相关系数均在0.99以上, LOO检验相关系数在0.98以上, 表明模型具有良好估计能力与稳定性. 应用28个OP训练集样本构建的QSRR模型预测外部7个检验集RI结果表明训练集模型具有良好预测能力.     

手性有机酸保留指数的手性指数及原子类型电拓扑指数模型

基于手性碳原子的取代基次序规则,提出分子手性指数(wj),结合原子类型电拓扑指数(En)研究18种手性羟基酸和氨基酸的薄层色谱保留指数(RM)的定量关系(QSRR).经最佳变量子集回归建立最佳四元数学模型,传统的相关系数(R2)为0.969,留一法(LOO)的交互验证系数(Q2)为0.943,结果证明具有良好的稳健性及预测能力.根据进入该模型的4个结构参数(wj,E13,E16,E17)可知,影响手性有机酸保留指数的主要因素是分子的二维结构特征(如襒O,—OH,—NH2)和分子的手性特征.综上所述,新建wj及En对手性有机酸的保留指数表征具有合理性与有效性,为预测手性有机酸的保留指数提供一种有效方法.     

Photoinduced one-electron reduction of alkyl halides by dirhodium(II,II) tetraformamidinates and a related complex with visible light

Various substituted dirhodium tetraformamidinate complexes, Rh(2)(R-form)(4) (R = p-CF(3), p-Cl, p-OCH(3), m-OCH(3); form = N,N'-diphenylformamidinate), and the new complex Rh(2)(tpgu)(4) (tpgu = 1,2,3-triphenylguanidinate) have been investigated as potential agents for the photoremediation of saturated halogenated aliphatic compounds, RX (R = alkyl group). The synthesis and characterization of the complexes is reported, and the crystal structure of Rh(2)(tpgu)(4) is presented. The lowest energy transition of the complexes is observed at approximately 870 nm and the complexes react with alkyl chlorides and alkyl bromides under low energy irradiation (lambda(irr) > or = 795 nm), but not when kept in the dark. The metal-containing product of the photochemical reaction with RX (X = Cl, Br) is the corresponding mixed-valent Rh(2)(II,III)X (X = Cl, Br) complex, and the crystal structure of Rh(2)(p-OCH(3)-form)(4)Cl generated photochemically from the reaction of the corresponding Rh(2)(II,II) complex in CHCl(3) is presented. In addition, the product resulting from the dimerization of the alkyl fragment, R(2), is also formed during the reaction of each dirhodium complex with RX. A comparison of the dependence of the relative reaction rates on the reduction potentials of the alkyl halides and their C-X bond dissociation energies are consistent with an outer-sphere mechanism. In addition, the relative reaction rates of the metal complexes with CCl(4) decrease with the oxidation potential of the dirhodium compounds. The mechanism of the observed reactivity is discussed and compared to related systems.     

Enthalpies Estimation of Formation of Monosubstituted Alkanes by Interaction Potential Index

The interaction potential index IPI(X) of 16 kinds of substituents X (X=OH, SH, NH₂, Br, Cl, I, NO₂, CN, CHO, COOH, CH₃, CH=CH₂, C≡CH, Ph, COCH₃, COOCH₃) were proposed, which are derived from the experimental enthalpies of formation Δ_fH^?(g) values of monosubstituted straight-chain alkanes. Based on the IPI(X) and polarizability effect index, a simple and effective model was constructed to estimate the Δ_fH^?(g) values of monosubstituted alkanes RX (including the branched derivatives). The present model takes into account not only the contributions of the alkyl R and the substituent X, but also the contribution of the interaction between R and X. Its stability and prediction ability was confirmed by the results of leave-one-out method. Compared with previous reported studies, the obtained equation can be used to estimate enthalpies of formation for much more kinds of monosubstituted alkanes with less parameters. Thus, it is recommended for the calculation of the Δ_fH^?(g) for the RX.     

多环芳香硫化合物的定量结构-气相色谱保留指数关系

应用分子电性距离矢量(MEDV)对114个多环芳香硫化合物(PASHs)进行结构表征,通过多元线性回归建立了PASHs的气相色谱保留指数与MEDV参数之间的定量结构-保留值关系模型;同时采用逐步回归分析进行变量筛选,继而以留一法交互检验对所得优化模型进行预测能力评价,所建立的模型的相关系数为0.9947,交互检验相关系数为0.9940,表明该优化模型具有良好的稳定性和预测能力。此外,通过将样本集按2:1分成校准集和测试集预测,统计分析结果显示所建的模型具有良好的相关性和稳定性。本文所建的定量结构-保留值关系(QSRR)模型为预测PASHs的气相色谱保留指数提供了一个便捷有效的新方法。     

烷基极化效应与X=O键伸缩振动频率

烷基取代物R’X=0的X=0键伸缩振动频率ν与烷基R的极化效应指数PEI(R)的关系可表示为:ν=a bPEI(R)。研究结果表明,烷基的极化效应使X=0键的伸缩振动频率降低。