硝基芳烃对梨形四膜虫毒性的QSAR研究

用30种硝基芳烃化合物DFT-B3LYP/6-311G**全优化计算结构参数: 最高占有和最低未占分子轨道能级(E_HOMO和E_LUMO)、次最高占有和次最低未占分子轨道能级(E_NHOMO和E_NLUMO)、前线轨道能级差(ΔE＝E_LUMO－E_HOMO)、分子的总能量(E_T)、硝基和硝基碳上净电荷(Q_NO2和Q_C-NO2)、与卤素相连碳原子上的净电荷(Q_C-X)、分子偶极矩(μ)和分子体积(V), 结合文献中的疏水性参数(log K_ow), 按取代基类型和数目分类进行其对梨形四膜虫急性毒性(－log IC₅₀)的定量构效关系(QSARs)研究. 结果表明, 前线轨道能级对硝基芳烃毒性作用有重要贡献, 硝基芳烃对梨形四膜虫的毒性作用主要以与生物分子发生电子转移等化学反应为主, 单硝基芳烃的毒性作用还与疏水性有关. 卤素的存在增加了硝基芳烃化合物的毒性, 卤素易被亲核取代. 对30种标题物作多元线性回归, 所得模型(－log IC₅₀＝18.037＋10.446Q_NO2－41.323ΔE－20.471E_NLUMO＋24.989E_NHOMO, n＝30, R＝0.962, SE＝0.185, F＝78.640, Sig.＝0.000)具有较高毒性预测作用.     

多氯联苯系列化合物的热力学性质和稳定性的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G*水平上计算了218个多氯联苯系列化合物(PCB), 得到分子总能量(E_T)、焓(H°)、熵(S°)、自由能(G°)、零点振动能(E_ZPV)、恒容热容(C_V°)和热能校正值(E_th), 研究了这些参数与氯原子的取代数目及取代位置的关系.氯原子置换在不同的位置使E_T, H°和G°数值增加的顺序为: 2(6)位>>3(5)位＞4位, 即置换在2(6)位最不稳定; 两个氯原子在同一苯环比分别处于两个苯环的E_T, H°和G°增大, 增加的顺序为: 邻位>>间位＞对位, 即相互处于邻位最不稳定. 每增加1个氯原子, S°增大约30 J•(mol•K)^－1, E_th减小约22.2 kJ•mol^－1, E_ZPV减小约25.5 kJ•mol^－1, C_V°增大约16 J•(mol•K)^－1. 根据异构体自由能的相对大小, 从理论上求得异构体的相对稳定性顺序.     

含能材料的密度、爆速、爆压和静电感度的理论研究

用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法, 在6-31G*基组水平下, 全优化计算了系列硝胺类和硝基芳烃类爆炸物的几何构型, 用Monte-Carlo方法和自编程序, 基于0.001 e•bohr^－3等电子密度面所包围的体积空间求得分子平均摩尔体积(V)和理论密度(ρ). 用Kamlet-Jacobs方程基于理论密度(ρ)和PM3计算生成焓(ΔH_f)估算标题物的爆速(D)和爆压(p), 发现多环硝胺类化合物的爆轰性能优于芳烃硝基类化合物, 故此, 在寻求高能量密度材料(HEDM)时, 我们应特别关注多环硝胺化合物. 与ρ和D文献值比较, 表明本理论计算方法和结果是适用可靠的. 将爆速(D)和爆压(p)计算值与静电感度实验值(E_ES)进行比较和关联, 发现: 若对化合物进行细致分类讨论, 则它们之间存在较好的线性关系. 据此建议, 在含能材料分子设计中, 可通过理论计算爆轰性质(D或p)去预估难以定量求得或尚未合成的含能材料的静电火花感度值(E_ES). 此外, 我们还讨论了取代基对ρ, D和p的影响, 也有助于分子设计.     

含不同基团偶氮苯化合物的合成及其光致异构化性质

以苯胺或对硝基苯胺为起始原料,通过重氮偶合法合成了4种分别含有硝基、氨基和不同数目偶氮基的偶氮苯化合物(1~4),其结构经¹H NMR和FT-IR确证。研究了1~4在紫外灯(12 W)照射下随时间变化的UV-Vis谱图。结果表明：含有给电子基团(NH₂)偶氮苯的光致异构化速率较含有吸电子基团（NO₂）时更快,NO₂对分子的异构化有一定抑制作用;分子中偶氮基的数目增加时,顺反异构化过程也受到影响。     

多氯二苯硫醚结构参数和热力学性质的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G*水平上对209个多氯二苯硫醚(PCDS)系列化合物进行了全优化计算, 得到各分子的结构参数和热力学参数. 研究了这些参数与氯原子在苯环各位置的取代数目和相互位置(N_PCS)之间的关系发现: 分子平均极化率(α)、焓(H $)、自由能(G $)、恒容热容( )和熵(S $)与N_PCS之间有很强的相关性, 相关性系数r²＞0.988, 分子体积(V_m)、最高占据轨道能(E_HOMO)和最低未占据轨道能(E_LUMO)与N_PCS也有较好的相关性, 相关性系数r²分别为0.949, 0.894和0.915. 设计等键反应, 计算了PCDS各异构体的标准生成热(Δ_fH $)和标准生成自由能(Δ_fG $). 根据异构体自由能的相对大小, 求得异构体的相对稳定性顺序.     

鲤鱼组织ATPase活性抑制和构效分析

在离体实验条件下测定了20种硝基芳烃化合物对鲤鱼鳃和肾的ATPase活性的半抑制浓度c_I50值.以辛醇-水分配系数1gp、一阶价分子连接性指数¹x^v、指示变量I、分子分支指数¹K_a、取代基常数总和∑_σ-和分子最低空轨道能E_lumo为参数,依据20种硝基芳烃化合物对鲤鱼鳃和肾的ATPase活性的半抑制浓度-lgc_I50值,进行构效分析,建立了20种硝基芳烃化合物的QSAR方程.结果表明,∑_σ-、I、E_lumo3个参数与硝基芳烃对鲤鱼组织ATPase毒性密切相关,并预测和探讨了毒性作用机制.     

多氯联苯醚的结构参数和热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-31G*水平上对209个多氯联苯醚(PCDEs)系列化合物进行了全优化和振动分析计算, 得到各分子的结构参数和热力学性质, 并研究了这些参数与氯原子的取代位置及取代数目(N_PCS)之间的关系. 结果表明: 分子平均极化率(α)、焓(H^Ө)、自由能(G^Ө)、恒容热容( )和熵(S^Ө)与N_PCS之间有很强的相关性(相关性系数r²分别为0.9955, 1.0000, 1.0000, 0.9918, 0.9995), 分子体积(V_m)和最高占据轨道能(E_HOMO)与N_PCS也有较好的相关性, 相关性系数r²分别为0.9735和0.9362. 设计等键反应, 计算了PCDEs系列化合物的标准生成热(Δ_fH^Ө)和标准生成自由能(Δ_fG^Ө). 根据异构体自由能的相对大小, 从理论上求得异构体的相对稳定性顺序.     

基于苯炔苯及荧光探针芘自组装单分子膜的制备及苯胺检测

利用重氮基的光分解活性、采用自组装的方法将带有功能基团NH₂ 的4-(4-氨基苯乙炔基)苯共价键接在石英基片上制备了共轭单分子膜; 利用膜上NH₂ 的反应活性, 通过酰胺化反应或自组装的方式将稠环芘修饰在单分子膜上,构筑了含有芘荧光探针的稳定发光超薄膜; 该薄膜能够与电子受体硝基苯胺间因相互作用形成电荷转移络合物而使其荧光猝灭, 并且该薄膜对硝基苯胺同分异构体的荧光猝灭响应有明显的差异, 其中对硝基苯胺对功能薄膜的猝灭效应最为明显, 其次是邻硝基苯胺和间硝基苯胺; 且具有明显的浓度依赖性.     

分子间相互作用对苯甲酮类聚集诱导延迟荧光材料性能的影响

合成了4种以吩噁嗪为给体的苯甲酮类发光材料,考察了不同芳烃取代基对材料分子间相互作用及光电性能的影响.研究结果表明,共平面的稠环芳烃修饰会使分子间存在大量的强π-π堆积作用,而三维的三蝶烯基团则能避免这些作用的产生.4种化合物均具有非常高的热稳定性,5%热失重温度(T_d,5)在400℃以上,分子间π-π堆积会明显提高材料的热稳定性.除苝修饰的化合物外,其它3种化合物都具有明显的聚集诱导延迟荧光,单线态-三线态能隙(ΔE_ST)值不超过0.01 eV;光致发光效率高,在PMMA薄膜中的发光效率在0.60～0.78之间,且随分子间作用力的降低先增加后降低.电致发光性能测试结果表明,三蝶烯修饰的化合物的电致发光性能最佳,掺杂器件的最大亮度可达48480 cd/m²,峰值功率效率(PE_max)和峰值外量子效率(EQE_max)分别为54.4 lm/W和19.0%,且非掺杂器件的PE_max和EQE_max依然高达33.5 lm/W和13.4%.这说明...     

V形咔唑衍生物的合成及荧光性质

以N-烷基咔唑作为电子给体和共轭桥中心, 二米基硼作为端基电子受体, 合成了两个V形A-π-D-π-A型新化合物: 3,6-二{[(E)-2-(5-二米基硼)噻吩]乙烯基}-N-丁基-咔唑 {N-butyl-3,6-bis{(E)-2-[5-(dimesitylboryl)thiophen-2-yl]-vinyl}-carbazole, BBTC}和3,6-二[(E)-(4-二米基硼)苯乙烯基]-N-己基-咔唑, {N-hexyl-3,6-bis[(E)-4-(dimesitylboryl)-styryl]-carbazole, BBSC}. 这两个化合物在蓝绿光波段都有较强的荧光发射. 光谱数据表明, 扩大共轭体系并在端基引入含硼基团导致吸收谱和发射谱显著红移, 并增大分子内电荷转移.     

用量子化学参数研究烯烃聚合物定量构效关系

以密度泛函理论(DFT)方法所得的烯烃聚合物结构单元的物性参数如总能量E_t、内能E_in、等容比热C_V、熵S、四极矩Q_ii、偶极矩 µ、平均极化率α及原子最大负电荷q^－等8个量子化学参数, 用逐步回归法分别建立了这些参数与摩尔体积V_{298 K}, 摩尔等张体积P_s、摩尔吸收常数色散分量F_d、摩尔折射率R_LL、摩尔抗磁磁化率χ、摩尔粘度温度函数H_vsum、摩尔Rao函数U_R及摩尔Hartmann函数U_H的结构-性能定量关系 (QSPR) 模型, 其测试集的决定系数R²分别是: V_{298 K} 为0.989, P_s为0.982, F_d为0.975, R_LL为0.997, χ为0.988, H_vsum为0.914, U_R为0.988及U_H为0.972. 结果表明, 用这些量子化学参数所建立的聚合物QSPR模型能用于聚合物性能的预测.     

Solvation Dependences of Isotropic Hyperfine Interaction Constants and out-of-Plane Distortions of ortho-Substituted Nitrobenzene Radical Anions

For a number of ortho-substituted nitrobenzene radical anions (RAs) generated in DMF and its binary mixtures with water, it is shown that for radical anions with a substituent of minor effective volume in one ortho position to the nitro group, the dependences of the isotropic hyperfine interaction (ihfi) constants on the mole fraction of water are S-like and dictated by the medium composition and the concerted out-of-plane rotational and pyramidal distortions of the nitro group of the radical anion. The S-like shape of the solvation dependences of the ihfi constants is dictated by the dominant rotational distortions of the nitro group. For most radical anions with two ortho substituents or with one ortho substituent with a large effective volume, the S-like dependences are not observed, and the values of the nitrogen ihfi constants depend on the dominant pyramidal distortion of the nitro group. For the 2-tert-butylnitrobenzene radical anion in water, the nitrogen ihfi constant is a_N=25.62 G, which is typical of nitroaliphatic radical anions. This effect is explained based on the pyramidal structure of the nitro group in the case of its large rotation angles.     

p,p′-芳炔桥连的四联萘拓扑环芳分子的设计与合成

基于联萘衍生物手性构型高度稳定的特点, 以光学活性的(R)-2,2'-二乙炔基-1,1'-联萘为模板, 设计了3个有趣的拓扑环芳分子——含有4个手性联萘单元的(R,R,R,R)-2a～2c, 并探讨了它们的合成. 合成路线涉及三甲基硅(Me₃Si-)保护基的控制导入, 对位取代的芳基连接桥的链接, 保护基的脱去以及分子间偶合成环4个步骤. 用比旋光度([α]_D), MS, IR, UV-Vis, ¹H和¹³C NMR以及元素分析表征了这些化合物.     

含有p-n单元的苝聚酰亚胺的合成及其敏化光电池的性能研究

设计、合成并表征了含有p-n(供电子-吸电子)单元的苝聚酰亚胺PPI, 并研究了其作为敏化电极材料的光电池的性能. 产物为非晶态. 从电子谱中计算出其能带带宽为2.16 eV, 用电化学循安伏安法计算得到其电子亲和势(E_a, 最低空轨道能级)为－3.97 eV, 离子势(IP, 最高占据轨道能级的绝对值)为6.13 eV, 其能级与二氧化钛的能级相匹配, 对二氧化钛有较好的敏化作用. 光电池的光电流作用谱(IPCE)与紫外电子谱十分相似, 光电压与光强之间有指数的关系. 用苝聚酰亚胺为敏化剂的光电池的光电转换效率为0.0135%.     

取代基对4-N,N-二苯胺基均二苯乙烯类电致发光材料光电特性的影响

用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安法(CV)、微分脉冲伏安法(DPV)等手段研究了4个4-N,N-二苯胺基均二苯乙烯类化合物的光电性能, 计算出它们的电离势(P_I)在5.70～5.90 eV, 带隙值(E_g)在2.78～2.88 eV, 分析了电化学行为, 讨论了取代基对吸收光谱、发射光谱和电子结构的影响. 结果表明, 引入供电子基团OCH₃后, 分子氧化电位降低, HOMO能量升高, 电离势降低; 引入吸电子基团—Cl后, 氧化电位升高, LUMO能量降低, 电子亲和势增加. 取代基—Cl和—OCH₃都使化合物的带隙(E_g)减小, 紫外-可见光谱的吸收峰和荧光光谱的发射峰均发生红移.     

The Reactivities of α -Substituted Acrylonitriles and Acrylic Esters in Radical Copolymerizations

Abstract

In order to clarify the effect of the substituents in a-substituted acrylonitriles and acrylic esters on their relative reactivities toward a polystyryl radical, the radical copolymerizations of diethyl methylenemalonate, ethyl a-chloroacrylate, ethyl a-bromoacrylate, a-chloroacrylonitrile, methyl a-methoxyacrylate, and a-methoxyacrylonitrile with styrene (M₂) were investigated at 60°C. From the copolymerization parameters obtained in this study and those reported in the literature, it was confirmed that the a substituents additively contributed to the values of log Q and e of the monomers. Hence, the reactivities of a-substituted acrylonitriles and acrylic esters relative to unsubstituted acrylonitrile and methyl acrylate toward polystyryl radical, respectively, were expressed by the following equation: log (rel. react.) = δlog Q_X + 0.83 σp where δ log Q_x and σp are the resonance and polar substituent constants of α substituents, respectively. The values of δ log Q_x were determined for CH₃0, CH₃, C₆H₅, Cl, Br, OCOCH₃, COOCH₃, and CN substituents, and these values were closely related to the other resonance substituent constants such as ER and R of corresponding substituents, except for OCH₃ substituent. This relationship could also be applied to monosubstituted ethylenic monomers by using the same parameters. However, the reactivities of a-substituted styrenes deviated from this relationship because of the low ceiling temperatures of these monomers.