亚烷基卡宾XYC=C:(X,Y=C1, H,Me, F)的1,2-重排反应的从头算研究

本文用RHF/STO-3G解析梯度方法研究了亚烷基卡宾XYC=C:(X, Y=Cl, H, Me和F)的重排反应, 给出了平衡态与过渡态构型. 对该组体系的计算发现: 基团的迁移活性顺序为Cl>H>Me>F; 迁移性小的基团增大迁移基团的迁移活性; 取代基不同一般比取代基相同的卡宾稳定性低; 基团的迁移活性顺序与电负性顺序不一致; 中心原子与C=C双键夹角小的基团优先迁移.     

取代基对N-H…O=C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度, 探讨了氢键受体分子中不同取代基对N—H…O=C氢键强度的影响. 研究表明, 不同取代基对氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度的影响是不同的: 取代基为供电子基团, 氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 取代基为吸电子基团, 氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明, N—H…O=C氢键强度越强, 氢键中氢原子的正电荷越多, 氧原子的负电荷越多, 质子供体和受体分子间的电荷转移越多. 供电子基团使N—H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N—H的反键轨道滓*(N—H)的二阶相互作用稳定化能增加, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小. 取代基对与其相近的N—H…O=C氢键影响更大.     

[O(S),O=P]型配体修饰的单氯单茂锆催化剂的高温乙烯聚合

以Ph3CB(C6F5)4/iBu3Al作为助催化体系,研究了单氯半茂型催化剂,ClCp′Zr[X-2-R1-4-R2-6-(Ph2P=O)C6H2]2(Cp′=C5H5,a:X=O,R1=Ph,R2=H;b:X=O,R1=F,R2=H;c:X=O,R1=tBu,R2=H;d:X=O,R1=R2=tBu;e:X=O,R1=SiMe3,R2=H;f:X=S,R1=SiMe3,R2=H;Cp′=C5Me5;g:X=O,R1=SiMe3,R2=H)的乙烯高温（50~125 ℃）聚合行为。 结果表明,催化剂a~d可在高温(50~100 ℃)下高效引发乙烯聚合,最佳反应温度为75 ℃。 适当增大R1取代基的位阻或引入吸电子取代基均有利于提高催化活性。 三甲基硅烷基取代的催化剂[WTHZ]e[WTBZ]耐高温性能较催化剂a~d大大提升,在100 ℃时,乙烯聚合活性可达5628 kg/(mol Zr·h)。 金属中心的配位原子及茂环上取代基团的改变对催化活性和聚合物的相对分子质量分布有一定的影响。     

金属羰基化合物的氧原子转移反应——取代亚碘酰苯存在下Cr(CO)6的CO取代反应动力学研究

在取代亚碘酰苯存在下,研究了Cr(CO)₆与外来配体L(L=CH₃CN、PPh₃)间的羰基取代反应动力学.结果表明,该试剂的空间效应加快了反应速度,其活性顺序为:邻位取代>间位取代>对位取代>未取代;不同基团的对位取代亚碘酰苯的电子效应与氧原子转移速度之间呈良好的线性关系.吸电子基促进反应,在位阻相近的情况下,取代亚碘酰苯的活性随I-O键强减小而增大.     

取代基对N—H…O＝C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度,探讨了氢键受体分子中不同取代基对N-H…O=C氢键强度的影响.研究表明,不同取代基对氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度的影响是不同的:取代基为供电子基团,氢键键长r(H…O)缩短,氢键强度增强;取代基为吸电子基团,氢键键长r(H…O)伸长,氢键强度减弱.自然键轨道(NBO)分析表明,N-H…O=C氢键强度越强,氢键中氢原子的正电荷越多,氧原子的负电荷越多,质子供体和受体分子间的电荷转移越多.供电子基团使N-H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N-H的反键轨道σ~*(N-H)的二阶相互作用稳定化能增加,吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小.取代基对与其相近的N-H…O=C氢键影响更大.     

卡宾与醚C—H键插入反应的理论研究（Ⅳ）：CX2（X=H,F,Cl）与甲基苄基醚C—H键的插

卡宾与醚类中不同 C—H键的插入反应可生成众多的不同产物 ,是有机化学中令人感兴趣的研究课题 ,对此已有一些实验研究[1～ 5] ,其主要结论由产率分析而得 .在前文[6～ 8] 中 ,我们曾用量子化学方法分别研究了 CX2 (X=H,F,Cl)与二甲醚和甲乙醚的 C— H键插入反应 .林启君等[3] 在实验上研究了二溴卡宾与甲基苄基醚的 C—H键插入反应 ,从产率分析可知 :苯基将使其相邻的碳原子即苄基中与氧原子相连的 α-C上的 C—H键更容易与卡宾发生插入反应 .本文用密度泛函理论在 B3 L YP/ 6-3 1 G(d)水平上研究了卡宾 CX2 (X=H,F,Cl)与甲基苄…     

不饱和卡宾的单重态与三重态

对X2C=C:和X2C=C=C:(X=H,Li,F)进行了量子化学计算和研究,得到了不饱和卡宾单重态(^1A1)和三重态(^3B1)的几何构型及其相对稳定性随取代基X电负性变化的一般规律,结果表明,不饱和卡宾的基态都是单重态,第一激发态与基态的能量差ΔE(^1A1 - ^3B1)随X的电负性大小而变化,其值一般在60kcal.mol^-^1以内,累积烯基的大小对ΔE(^IA1-^3B1)的影响相对较小,^IA1和^3B1的平衡几何构型并不相同。     

亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环氧乙烷反应的量子化学研究

用量子化学的密度泛函理论(DFT)在6-311G(d,p)水平上对亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环氧乙烷的氧转移反应机理进行了系统的研究. 用IRC对过渡态进行了确认. 并用组态混合模型讨论了反应势垒(ΔE^≠)与XYC＝C:的单-三态能量差ΔE_ST之间的关系, 结果表明, 取代基的电负性是控制反应的主要因素, 取代基的电负性越大, 取代基越多, π电子给予体越多, 单-三态能量差ΔE_ST就越小, 该反应的活化能就越小, 反应越容易发生. 同时还研究了该反应中环氧乙烷中C—O键的解离过程. 发现两个C—O键解离是一个不同步的协同过程.     

运用NMR和DFT研究Michael加成反应的动力学行为及反应机理：(CO)5W=C(OEt)C2Ph作为底物

利用核磁共振方法研究了取代吡唑对炔基Fischer卡宾化合物的Michael加成的动力学行为，该反应为典型的二级反应。当吡唑的3，5-位由较大基团取代时，反应速率常数变小，而活化焓和活化熵明显增大。利用密度泛函理论研究了炔基钨卡宾为底物的Michael加成反应机理，发现吡唑上取代基团的增大可以导致第三步反应的活化能大于第一步，从而使反应的决速步骤由原来的第一步转变为第三步。     

C56X10(X=F,Cl, Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F, Cl, Br, I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究. 结构稳定性计算表明: 对于C56X10(X=F, Cl, Br, I), 能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小, 表明C56X10(X=F, Cl, Br, I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低, 其中C56F10最为稳定. 前人在实验上已成功合成出C56Cl10, 因此, 我们推测C56F10有望在实验上成功合成. 前线轨道计算发现, C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位, 有利于卤族元素的外部吸附. 此外, 计算结果还显示, C56X10(X=F, Cl, Br, I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱, C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

对位-二取代氮苄叉苯胺还原电位的取代基效应

合成52种4,4'-二取代氮苄叉苯胺衍生物p-XPh CH=NC6H4Y-p作为模型化合物,系统地研究了取代基效应对其还原电位ERed的影响规律.通过研究表明该类化合物的ERed与桥连键C=N的13C NMR化学位移δC(C=N)没有线性关系,ERed和δC(C=N)两者的影响因素有较大差别,仅用Hammett取代基常数不能很好地表达ERed的变化规律.影响ERed的主要因素有:取代基X的场/诱导效应、取代基X和Y的共轭效应,此外取代基X的激发态取代基参数也有重要影响.上述4个参数与52种化合物的ERed有良好的相关性,相关系数为0.9756,标准偏差为0.052 V.在这4个影响因素中,基团X的场/诱导效应、共轭效应和激发态取代基效应对ERed改变的贡献都比较大,而基团Y的共轭效应对还原电位ERed改变的贡献相对较小,但不能忽略它.     

亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环硫乙烷反应的量子化学研究

用量子化学的密度泛函理论(DFT)在6-311G(d, p)水平上对亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环硫乙烷的硫转移反应机理进行了系统的研究. 用IRC对过渡态进行了确认. 并用组态混合模型讨论了反应势垒(ΔE^≠)与XYC＝C的单-三态能量差ΔE_ST之间的关系. 结果表明, 取代基的电负性是控制反应的主要因素, 取代基的电负性越大, 取代基越多, π电子给予体越多, 单-三态能量差ΔE_ST就越小, 该反应的活化能就越小, 反应越容易发生. 同时还讨论了该反应中环硫乙烷的C—S键的解离过程. 并与标题化合物和环氧乙烷的氧转移反应进行了比较.     

CH2X(X=H,F,Cl)与臭氧反应机理的量子化学研究

用量子化学UMP2方法,在6-311++G**基组水平上研究了CH2X(X=H,F,Cl)与臭氧反应机理,全参数优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,在UQCISD(T)/6-311++G**水平上计算了它们的能量,并对它们进行了振动分析,以确定中间体和过渡态的真实性.从CH2X(X=H,F,Cl)与O3的反应机理的研究结果看,它们与O3反应的活性都比较强,相对而言,活性大小顺序为CH2F＞CH3＞CH2Cl,也就是说,CH2F自由基与臭氧间的反应活性最强,对大气臭氧的损耗将是最大的.同时研究还发现CH2X(X=H,F,Cl)系列自由基与O3的反应都是强放热反应.     

磺酰脲类化合物除草活性的QSAR研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-31G(d)水平下, 计算了23种磺酰类化合物的分子极化率及分子骨架中各原子的Milliken电荷. 提出了一种新的QSAR建模方法, 并据此对其中18种化合物进行多元线性回归分析, 建立了除草活性的预测模型(R=0.96, R2=0.92, r2adj=0.88, F=26.26, q2=0.71, p<0.01, SE=0.36), 对剩余五种化合物进行预测, 结果吻合. 该模型从化合物的亲水性、分子几何特征的角度对如何提高磺酰脲类化合物的除草活性进行了分析, 并对提高化合物除草活性的方法做出预测: 提高苯环和嘧啶环取代基的亲水性, 增加N13周围的电子云密度, 为苯环接入较小的取代基团, 在嘧啶环上接入较大取代基团都可提高化合物的除草活性. 预测结果与3D-QSAR方法的预测结果一致.     

1, 2-移位重排的π-络合物过渡态机理

用MNDO方法, 系统计算了1,2-移位各种典型情况的势能面或势能曲线. 参照前人的观点将1,2-移位分为两类: 即接受迁移基团的原始电子组态为阳离子或缺电子物类者称为1,2-缺电子移位; 为负离子者称为1,2-阴离子移位. 在缺电子移位如Beckmann, Baeyer-Villiger和苯乙基阳离子重排的情况下, 计算得到的取代基空间排布表明, 过渡络合物具有迁移基团阳离子与( 键相络合的结构, 这与实验一致表明重排是缺电子物类沿π 键而发生的迁移. 在阴离子移位中, 如Wittig, Stevens重排中, 过渡络合物的电荷布居与负电子对激发到 π*轨道上接近, 而其取代基的空间排布则与π 键的形成符合, 表明这里迁移基团是以负离子物类与空 π 轨道络合而迁移. 因此, 计算证明上述的所有1,2-移位都是通过沿π 络合物的迁移而实现. 机理与已知的实验事实一致而合理地解释了1,2-移位的分子内重排性质, 迁移基团的构型保持, 两类移位的迁移幅度和后者的局部自由基反应性质等.     

从13C化学位移分析取代基的诱导效应、共轭效应和亲电取代反应活性间的关系

以单取代苯为模型,建立并论证了取代基诱导效应参数RI、共轭效应参数RC及诱导和共轭共同作用效应参数R,RI=128.5-δ1,RC=642.5-∑6n=2δn,R=771-∑6n=1δn,δn(n=1～6)是单取代苯苯环上6个碳原子Cn(n=1～6)的化学位移,δ1是取代位C1的化学位移,128.5为苯的13C化学位移。当参数R>0时,取代基对苯环有给电子效应。一般而言,RI<0、RC>0、R>0时,取代基是典型的使苯环活化的邻对位定位基;RI<0、RC<0、R<0时,取代基是使苯环钝化的间位定位基;其余情况参考δn的具体数值判定取代基的作用。能与苯环形成最佳共轭的基团,其与苯环直接相连的是与碳原子同周期的B、C、N、O、F。     

C_(56)X_(10)(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结构稳定性计算表明:对于C56X10(X=F,Cl,Br,I),能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小,表明C56X10(X=F,Cl,Br,I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低,其中C56F10最为稳定.前人在实验上已成功合成出C56Cl10,因此,我们推测C56F10有望在实验上成功合成.前线轨道计算发现,C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位,有利于卤族元素的外部吸附.此外,计算结果还显示,C56X10(X=F,Cl,Br,I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱,C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

硅苯与HX (X=F,OH, NH2)的1,2-及1,4-加成反应

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上, 研究了硅苯与HX (X=F, OH, NH₂)的1,2-及1,4-加成反应的微观机理和势能剖面, 考察了Si 原子上的取代基及四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响. 研究结果表明, 标题反应有两种可能的机理: (1) 硅苯与一个HX (X=F, OH, NH₂)分子先形成中间复合物, 然后经过四元环过渡态(机理1)生成最终产物; (2) 硅苯与两个HX分子先形成中间复合物, 然后经过六元环过渡态(机理2)生成另一中间复合物, 该中间复合物脱去一个HX分子形成最终产物. 机理2 在动力学上远较机理1 有利. 1,2-及1,4-加成产物哪种优先形成由动力学控制且与X基团的种类有关. HX在气相中参与加成反应从易到难的次序为: HF>H₂O>NH₃. Si 原子上具有较强供电子和吸电子性质的取代基, 在热力学和动力学上均有利于反应的进行, 但具有较大体积的2,4,6-三甲基苯基取代基对反应反而不利. 四氢呋喃溶剂在热力学上不利于硅苯与HX的1,2-及1,4-加成反应, 在动力学上对HF或H₂O作为加成试剂的反应也不利, 但对NH3作为加成试剂的反应反而有利.     

配体氮上取代基对二齿双氨基脒钴(II)型ALD前驱体稳定性的影响

新型的二齿双氮基脒金属前驱体bis-amidinate在原子层气相沉积(ALD)中表现出了广阔的应用前景. 前驱体适用性取决于其是否具备适当的稳定性, 而bis-amidinate型前驱体的稳定性可由侧链取代基上β基团的迁移重排来表征. 利用密度泛函理论方法研究了配体氮原子上不同取代基对bis-amidinate型Co前驱体稳定性的影响. 结果表明, β-H的迁移较β-Me的迁移相对容易, 而β基团在不同取代基前驱体中的迁移能力次序为: 异丙基(β-H)＞2-丁基(β-H)＞叔丁基(β-CH₃)     

O-乙基O-芳基N-异丙基硫代磷酰胺脂结构与活性定量关系中芳基邻位取代效应的影响

利用π、Σσ、F、Verloop的STERIMOL参数及邻位取代基形成氢键的指示变量、定量地分析了39个O-乙基O-芳基N-异丙胺基硫代磷酰胺酯类化合物结构与除草活性的关系,进一步讨论了芳基邻位取代基团对分子除草活性的贡献。