木犀草素和Cd(Ⅱ)离子络合反应的光谱及计算研究

用密度泛函理论(DFT)计算研究了木犀草素与镉离子通过不同方式结合所形成的若干种典型结构, 包括天然木犀草素分子与镉离子、去质子的木犀草素分子与镉离子、去质子的木犀草素分子与水化镉离子在不同位点结合所形成的所有产物结构, 并且确定了木犀草素与镉离子结合的准确位置。结果表明, 木犀草素与镉离子的络合反应发生在5-羟-4-酮位。去质子的木犀草素分子与镉离子的络合能力强于天然木犀草素分子。通过计算概念DFT指数比较了木犀草素及不同配合物之间的反应活性差别。此外,为了进一步验证理论研究所得出的结论, 本工作还从实验角度进行了研究,在合成木犀草素-镉配合物的基础上, 通过红外和紫外可见光谱分析方法来判断配合物的结构。结果表明, 理论计算结果与实验结果很吻合良好。     

木犀草素和铬离子配合物抗氧化性能及与过氧化氢自由基反应的机理

用密度泛函理论计算研究了木犀草素与Cr(Ⅲ)-木犀草素配合物的结构及它们的羟基键解离能。计算讨论了木犀草素与过氧化氢自由基反应的详细机理,并且用自然键轨道理论分析了氢原子转移机制。为了进一步验证理论研究所得出的结论,本工作还从实验角度进行了研究,结果表明,铬离子配合物清除过氧化氢自由基能力高于木犀草素,其实验结果与计算结果符合良好。     

木犀草素和铬离子配合物抗氧化性能及与过氧化氢自由基反应的机理

用密度泛函理论计算研究了木犀草素与Cr(Ⅲ)-木犀草素配合物的结构及它们的羟基键解离能。计算讨论了木犀草素与过氧化氢自由基反应的详细机理,并且用自然键轨道理论分析了氢原子转移机制。为了进一步验证理论研究所得出的结论,本工作还从实验角度进行了研究,结果表明,铬离子配合物清除过氧化氢自由基能力高于木犀草素,其实验结果与计算结果符合良好。     

溶剂和链长对木犀草素抗氧化活性影响的理论研究

基于木犀草素的结构特点,采用量子化学的密度泛函理论(DFT)方法研究了溶剂和酯基对木犀草素抗氧化活性的影响.首先,研究了化合物中分子内氢键的性质.其次,从热力学角度通过抽氢反应(HAT)、逐步电子转移质子转移(SET-PT)和质子优先损失电子转移(SPLET)机制分析了化合物的抗氧化能力.氢键性质分析发现,木犀草素及其酯基衍生物存在分子内氢键,在所研究的环境中氢键是闭壳型相互作用,以共价作用占主导.抗氧化性研究表明,(1)HAT机理在气相和苯相中最为有利,而SPLET机理在乙醇和水相中更为有利.(2)在极性溶剂中酯基取代3′-OH基团能增强木犀草素的抗氧化活性,但链长的改变对其影响不大.(3)在所有环境中4′-OH基团主要有助于木犀草素-3′-O-酯衍生物的抗氧化活性,4′-OH和7-OH基团分别在非极性溶剂和极性溶剂中有助于木犀草素的抗氧化活性.本文的研究可为设计、开发新型的天然抗氧化剂提供理论指导.同时,在天然资源紧张、短缺的条件下,其抗氧化机理的研究和构效关系的确立,可以用于指导设计、开发、合成更稳定、应用更广泛的天然抗氧化剂,对天然产物的深加工具有指导作用.     

铀酰与羧酸和肟基类配体相互作用的理论研究

深入了解各种功能基团与铀酰离子的络合行为有助于设计和开发高效海水提铀吸附剂. 本工作通过密度泛函理论(DFT)方法系统地研究了两种典型铀酰络合配体吡啶-2,6-二羧酸(H₂DPA)和戊二酰偕亚胺二肟(H₂A)与铀酰离子及碳酸根离子形成的配合物的结构、成键性质以及热力学稳定性. 研究结果表明, 所有配合物中, 配体与铀酰离子之间具有不同强度的共价相互作用. 由于H₂A配位时发生了质子重排, 而且配体的解离能较高, 使其更难与[UO₂(CO₃)₃]^4-发生取代反应, 因此H₂DPA配体是海水提铀中一种潜在的有效配体. 本工作的相关研究结果为海水提铀中高效吸附基团的设计和开发提供了理论线索.     

磺化木犀草素金属配合物的合成及抗氧化、抗菌活性研究

利用木犀草素、硫酸和金属盐为原料,合成了4种木犀草素磺酸金属配合物,利用红外光谱、元素分析、核磁共振光谱和质谱等手段表征了配合物的结构.以DPPH清除率、抑菌环的大小检测配合物的抗氧化、抗菌活性,结果表明木犀草素磺酸金属配合物对DPPH的清除率和对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制作用随浓度的增大而提高,且效果优于母体木犀草素。     

3,5-二碘水杨醛缩乙二胺席夫碱配合物的合成、理论研究及其与ct-DNA的实验研究

合成了2种新型3,5-二碘水杨醛缩乙二胺席夫碱过渡金属配合物.经过元素分析、红外光谱和摩尔电导值分析,确定配合物的组成为M2L2(M=Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)).用Gaussian09量子化学程序包,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,对配合物的几何构型、电荷分布、前线分子轨道及稳定性进行了量化计算.从理论计算角度分析比较了钴、镍配合物反应活性的强弱.通过紫外-可见光谱法、荧光发射光谱法、黏度法对配合物与ct-DNA的相互作用进行了实验研究.理论分析与实验结果都表明Co(Ⅱ)配合物反应活性强于Ni(Ⅱ)配合物,实验研究与理论计算结果相一致.     

木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷在几种分子聚集体系中的增溶行为研究

木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷是活性较高的一种天然黄酮化合物, 由于其本身的低水溶性使其应用受到限制. 制备了三种微乳体系, 用HPLC法研究了木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷在这三种微乳体系及CTAB和吐温80胶束中的溶解能力; 并用紫外光谱法和核磁共振波谱法分析了木犀草素糖苷与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和吐温80的作用机制. 研究表明: 五种分子聚集体系对木犀草素糖苷有明显的增溶效果; 木犀草素糖苷可能与CTAB、吐温80形成了缔合物, 缔合平衡常数分别为2326 L/mol和362 L/mol, 其增溶位点分别是CTAB胶束的亲水外层和吐温80胶束的栅栏层.     

荧光光谱法研究木犀草素及其苷与牛血清白蛋白的相互作用

在pH=7.2的Tris-HCl缓冲液中,利用荧光光谱法研究了木犀草素和木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷(木犀草苷)与牛血清白蛋白(BSA)分子间的相互作用,计算了二者与BSA的结合常数、结合位点数.研究表明,木犀草素和木犀草苷能够与BSA发生较强的相互作用,二者对BSA内源性荧光的猝灭机制属于静态猝灭.     

异构的蒽乙烯单钌配合物:合成与表征、电化学、光谱性质及理论计算

通过9-蒽乙炔基及2-蒽乙炔基分别与有机金属氢化物羰基氯氢三(三苯基膦)钌(Ⅱ)[Ru HCl(CO)(PPh_3)_3]反应,再使用三甲基膦(PMe_3)交换配体,合成并表征了具有同分异构结构的蒽乙烯单钌配合物1和2,其中配合物2的结构还经X射线单晶衍射的确证,结合理论计算研究了其电学及光学性质。密度泛函理论(DFT)优化配合物1和2的电子结构显示,在两个异构体中钌乙烯基与蒽配体呈现明显不同的构型,前线分子轨道图显示最高已占分子轨道(HOMO)上电子离域于整个分子骨架,其中以配体蒽乙烯基所占比例为90%,表明蒽乙烯基配体参与该配合物氧化进程的比例很大。电化学实验结果表明,配合物1的氧化还原可逆性明显低于配合物2。配合物1和2及前体分子1b和2b的电子吸收光谱结果表明,配合物与前体分子相比光谱性质呈现明显变化,其在紫外区域的强吸收峰明显减弱,而在长波长方向均出现了弱而宽的吸收峰,该吸收峰已经通过含时密度泛函理论(TDDFT)计算将其归属于π→π*以及金属配位电荷转移(MLCT)跃迁吸收,均来自于HOMO→LUMO跃迁产生。荧光发射光谱揭示金属配位之后其荧光强度和荧光量子产率明显降低。CCDC:1488284,2。     

(+)-儿茶素金属配合物的结构、红外光谱和反应活性

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法, 对非金属原子和金属原子分别采用6-311+G(d,p)基组和LANL2DZ基组, 计算并分析了(+)-儿茶素(Cc, C₁₅H₁₄O₆)及其与金属形成的配合物分子(M-Cc, M=Ca, Zn, Cd, Cu, Al, Cr)的几何构型、红外光谱和反应活性的异同. 计算结果表明, M-Cc的分子结构、红外光谱与反应活性均不同于其前体Cc. 形成金属配合物后, 取代基团及结构的改变使得红外光谱有所差异. 前线分子轨道及概念DFT指数计算结果显示, 一些M-Cc体系的反应活性要强于Cc单体. 金属离子的不同使得配合物的各指数有所差异. 这些结果将为进一步认识(+)-儿茶素及其相关化合物的结构、红外光谱和反应活性提供有益启示.     

稀土卟啉配合物电子结构和光谱的INDO/CI研究

利用ＩＮＤＯ／ＣＩ方法研究镧系金属卟啉配合物中稀土离子的络合高度及溶剂配位,发现稀土卟啉配合物的优化分子构型和络合高度随稀土离子半径减小而降低。对系列稀土卟啉配合物的电子光谱主要吸收带进行了指认,计算结果与实验值能较好地吻合。讨论了稀土卟啉化合物的电子结构及能级变化规律,并分析了它们的特征电子光谱。     

气相中甲苯离子-分子反应产物的串联质谱研究

应用碰撞诱导解离技术, 研究了甲苯自身化学电离条件下离子-分子反应产物离子m/z 182和184的碰撞诱导解离(CID)反应特性。m/z183和184离子碎裂反应具有多种过渡态结构, 如二苯基甲烷衍生物结构、卓翁离子与甲苯形成的共价键结构、甲苯自由基离子与甲苯分子形成的π-配合物结构和苄基离子与甲苯形成的π-配合物结构。     

三价镨钕与α-羟基羧酸配合物的理论模拟

在实验工作的基础上, 探索稀土配合物结构理论计算的可能性, 并利用分子模型（ＭＭ＋ ）、ＩＮＤＯ等理论方法计算了α羟基羟酸配体对三价镨钕离子的分离作用, 得到三价镨钕配合物分子的势能差与三价镨钕离子分离因数之间存在同步升降的变化趋势; 计算了配位键的特性以及配体的空间位阴效应; 指出了用分子模型来确定和设计对三价镨钕离子具有高分离因数配体结构的可能性。在实验工作的基础上, 探索稀土配合物结构理论计算的可能性, 并利用分子模型（ＭＭ＋ ）、ＩＮＤＯ等理论方法计算了α羟基羟酸配体对三价镨钕离子的分离作用, 得到三价镨钕配合物分子的势能差与三价镨钕离子分离因数之间存在同步升降的变化趋势; 计算了配位键的特性以及配体的空间位阴效应; 指出了用分子模型来确定和设计对三价镨钕离子具有高分离因数配体结构的可能性。     

三联吡啶铂(Ⅱ)配合物光谱性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论方法(DFT),对三联吡啶铂(Ⅱ)配合物的结构与电子光谱进行了系统研究.筛选的PBE/LanL2DZ(6-311+G(d))—BMK/LanL2DZ(6-31+G(d))方法,计算结果能较好地与实验值吻合:对光谱峰波长的计算,吸收光谱和发射光谱平均误差分别为14 nm和17 nm.通过对前线分子轨道的分析,归属了各光谱峰的跃迁类型.计算结果表明,不同推拉电子效应的取代基对配合物光谱峰的位置和跃迁类型具有较大影响,为已有的实验结论提供了有力的理论阐述.     

瞬态吸收和共振拉曼光谱研究硝基对联苯氮宾、氮宾离子反应活性的影响

利用光解芳基叠氮化合物得到单重态氮宾,运用纳秒瞬态吸收光谱、瞬态共振拉曼光谱实验手段,辅以密度泛函理论(DFT)计算,研究了4'-硝基-4-联苯氮宾在乙腈和水溶液中的光化学反应中间体。实验结果表明,在非质子溶剂中, 4'-硝基-4-联苯氮宾发生系间窜越反应生成三线态氮宾;在质子溶剂中,单重态氮宾可被质子化产生氮宾离子。与4-联苯氮宾和氮宾离子相比,硝基对单重态氮宾系间窜越反应路径影响很小;降低了氮宾离子与水和叠氮阴离子的反应活性,却提高了其与鸟苷的反应活性。     

CPPαFP缩糠胺席夫碱铜配合物的合成及其与DNA相互作用

合成出一种新型酰基吡唑啉酮席夫碱试剂(HL):1-对氯苯基-3-苯基-4-(α-呋喃甲酰基)-吡唑啉酮-5缩糠胺席夫碱及其铜配合物。由元素分析、络合滴定法、红外光谱、热重谱、质谱和核磁共振氢谱对配体和配合物的结构进行了表征并推测出配合物组成为CuL2,同时对该配合物与小牛胸腺DNA之间的相互作用进行了研究。结果表明:在测试条件下,配体以酮式和烯醇式共存。配位时酮式结构可能转化为烯醇式结构,按去质子的方式以羟基上的氧负离子和亚胺基上的氮原子双齿形式与铜中心离子成键;与小牛胸腺DNA作用实验结果显示:配合物主要以插入方式与CT-DNA相互作用,嵌入CT-DNA的碱基对中。     

工程化蛋白质纳米孔实时监测镉离子与谷胱甘肽的单分子反应

本研究利用合成的全-6-季铵基-β-环糊精(Per-6-quaternary ammonium-β-cyclodextrin,p-QABCD)装备基因工程化的α-溶血素(α-Hemolysin,αHL)蛋白质纳米孔(M113R)7,构建全新的单分子纳米孔反应器,在单分子水平实现对谷胱甘肽(GSH)和镉离子(Cd2+)的络合反应的实时原位监测,并辨认络合反应的不同路径、反应中间产物和最终产物.结果表明,溶液的pH值显著影响GSH与Cd2+络合产物的络合比例.pH=7.4时,GSH与Cd2+络合反应的最终产物为Cd(GSH)2;pH=9.0时,最终产物为Cd(GSH)2和Cd2(GSH)2.其中,Cd2(GSH)2的形成遵循两种路径:(1)一个Cd2+首先结合两个GSH分子的巯基形成Cd(GSH)2,然后,第二个Cd2+结合去质子化的氨基形成Cd2(GSH)2;(2)两个Cd2+分别结合同一个GSH分子的巯基和去质子化的氨基形成Cd2(GSH)1,然后,第二个GSH分子的巯基和去质子化的氨基结合Cd2(GSH)1的Cd2+形成Cd2(GSH)2.本研究实现了在单分子水平无标记和无化学修饰研究金属离子和生物小分子的反应,对理解细胞内重金属的解毒机理和拓展纳米孔单分子技术的研究领域具有重要意义.     

以1,2-二甲基咪唑为配体的双核Co(Ⅱ)配合物的磁性理论研究

采用密度泛函理论结合对称破损态方法(DFT-BS),选取反铁磁双核配合物[Co_2(DMIM)_4(μ-O_2,O,O'-SO_4)_2](DMIM=1,2-二甲基咪唑)为研究对象,通过不同密度泛函方法与基组计算双核Co(Ⅱ)配合物体系的磁耦合常数,并将计算结果与实验数据进行比较,寻找DFT-BS方法下最适合本体系的计算条件.结果表明,3种混合密度泛函DFT(PBE0,B3PW91和B3P86)的计算结果都与实验观测值-28 cm~(-1)符号一致,但只有PBE0方法得到的结果和实验数据吻合程度最好.同时,采用PBE0方法计算所得的交换耦合常数Jab对基组有较大的依赖性.研究表明,单占据分子轨道SOMOs较大的能量劈裂导致了2个Co(Ⅱ)离子之间强的反铁磁相互作用.     

2-(2-苯并咪唑基)吡啶双核镉(Ⅱ)配合物的水热合成、晶体结构及荧光性质

通过水热反应,合成了2-(2-苯并咪唑基)吡啶(BMPY)镉(Ⅱ)配合物[Cd2Cl4(BMPY)2]。对它进行了元素分析、热重、红外光谱及电子光谱表征,并用X-射线单晶衍射测定了配合物的晶体结构。配体2-(2-苯并咪唑基)吡啶中的2个氮原子与3个氯原子与镉(Ⅱ)配位,形成五配位的畸变四角锥构型,2个配位镉(Ⅱ)离子通过双氯桥键结合成双核镉的配合物。该配合物通过分子间N-H…Cl,C-H…Cl氢键和π-π作用形成一维链状结构。热重-微分热重(TG-DTG)分析结果表明,[Cd2Cl4(BMPY)2]在320℃以下无分解反应,耐热性好。室温固态荧光测试显示,配合物在408.9 nm(λmax)处具有较强的荧光发射。