化学键的量子化学研究

利用量子化学方法计算N2O4分子的结构、N-N键键级及键鞍点处的电荷密度,形象直观的说明了N2O4分子中N-N键键长较长的原因.     

孤对键弱化效应研究

在H_2O_2、N_2H_4、F_2分子中,O—O、N—N、F—F键的键长分别是0.148、0.148、0.144nm,虽比C_2H_6分子中的C—C键(0.154nm)短,但其σ键键能分别是146、160、155kJ/mol,却比C—C键能(365 kJ/mol)小约2.5倍,通常称这类原子的单键键能的反常现象为“孤对键弱化效应”。传统观点认为,半径很小的N、O、F等在化合时必须相当接近才能键合,孤对电子的排斥作用阻止了其相互接近,削弱了键能,降低了键的稳定性。显然,将这种削弱效应考虑为原子间效应是不合理的。本文用键参数图解法对“孤对键弱化效应”提出了合理的解释。     

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.     

HNNO_2自身氢迁移及异构化机理的理论研究

采用CBS-QB3方法对二硝酰胺酸(HDN)裂解过程中的HNNO2自由基自身氢迁移及N—N键断裂异构化反应机理进行了研究.结果表明,HNNO2自由基自身氢迁移反应经历了N(4)—O(2)间的氢迁移、O(2)—O(3)间的氢迁移及内转化3个不同类型的基元反应,最终生成N2O分子与OH自由基.其中N(4)—O(2)间的氢迁移为HNNO2自由基自身氢迁移反应中的速率决定步.HNNO2自由基通过N(1)—N(4)键断裂以及O(2)—N(4)键形成异构化成产物NO+HNO,该过程的能垒为176.17kJ·mol-1,比氢迁移通道决速步能垒高出了47.59kJ·mol-1,表明氢迁移通道为HNNO2裂解过程中的优势通道.     

CO2与HCN,NH3,H2O分子络合物的从头计算研究

用ab initio能量梯度法(3-21G基组)分别优化CO_2与HCN、NH_3、H_2O_3个分子络合物的平衡几何构型。结果表明HCN、NH_3和H_2O中的N或O原子与CO_2中的C原子之间形成较弱的范德华键,三者的范德华键键长分别为0.2865、0.2775、0.2543nm,稳定化能分别为14.8、27.0、31.2kJ·mol~(-1),3个分子络合物的构型都呈T型,对3个分子络合物的稳定化能的能量分解研究表明它们的形成主要靠静电作用能。     

丙酰皮考林酰肼(C_9H_(11)N_3O_2 )的合成和晶体结构

合成了标题化合物(C9H11N3O2,Mr=193.21),晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c, a=13.703(1),b = 9.142(1), c = 16.437(2)?, ( = 105.547(3)(,V = 1983.8(4)?,Z = 8, Dc=1.294g/cm3, F(000)= 816,(??o?α)=0.094 mm-1,R=0.0527, wR=0.1517,I(2((I)的可观察衍射点1596个。有机分子间以氢键相联并形成网状结构,N(2)-H...N(1a)(a: -x+1, y, -z+1/2)和N(3)-H…O(2b)(b: -x+1/2, y-1/2, -z+1/2)键键长分别为3.007(2)和2.786(2)?。     

1,4-双(4-吡啶基甲基苯基醚)(C18H18N2O2)与SCN^-形 成的超分子化合物[H2 (C18H18N2O2)](SCN)2的合成、结构 及其在溶液中的三阶非线性光学性质

超分子化合物[H2(C18H18N2O2)](SCN)由Fe(NO3)3·9H2O,KSCN和1,4-双(4-吡啶基甲基苯基醚)反应得到。通过X射线衍射仪测得该化合物是通过N┈H—N,S┈H—C(C5H5N)及S┈H—C(亚甲基CH2)三种氢键而形成的二维平面网状结构。用Z扫描法对该超分子在DMF溶液中的三阶非线性光学性质进行研究,发现它具有强的三阶非线性折射性能,三阶非线性超极化率X^(3)=6.27×10^-12esu.     

1,4-双(4-吡啶基甲基苯基醚)(C18H18N2O2)与SCN-形成的超分-子化合物[H2(C18H18N2O2)](SCN)2的合成、结构及其在溶液中的三阶非线性光学性质

超分子化合物[H2(C18H18N2O2)](SCN)由Fe(NO3)3·9H2O,KSCN和1,4-双(4-吡啶基甲基苯基醚)反应得到。通过X射线衍射仪测得该化合物是通过N┈H—N,S┈H—C(C5H5N)及S┈H—C(亚甲基CH2)三种氢键而形成的二维平面网状结构。用Z扫描法对该超分子在DMF溶液中的三阶非线性光学性质进行研究,发现它具有强的三阶非线性折射性能,三阶非线性超极化率X^(3)=6.27×10^-12esu.     

铜催化N—O键断裂策略研究进展

N—O键断裂反应是向化合物中引入含氮、氧官能团的有效策略之一.铜催化剂来源丰富,价格便宜,铜催化剂在有机合成中占有不可替代的地位.铜催化的N—O断裂,由于具有反应条件温和、官能团兼容性好、原子经济性高等优点,在有机合成中被广泛应用于构建C—N和C—O键.N—O键的断裂策略在复杂天然产物及药物分子的合成中都有成功的应用.综述了近些年来铜金属催化N—O断裂的新策略及N—O断裂策略在天然产物和药物分子合成中的应用.     

NOx分子在[Ag]-AlMOR分子筛中的吸附

采用Dmol3程序中密度泛函理论(DFT)的广义梯度方法GGA/BLYP和DND基组研究了银离子交换的丝光沸石([Ag]-AlMOR)结构及其对NOx分子吸附性能的影响, 获得吸附复合物的平衡几何结构参数、吸附能以及红外振动频率等数据. 结果表明, NOx分子与丝光沸石间的主要作用力为NOx分子中的氮(或氧)原子上的孤对电子和Ag+间的静电作用力. 吸附能数据表明, NOx分子以η1-N模式吸附在[Ag]-AlMOR分子筛中的结构更稳定; 在η1-N模式中, NOx分子吸附作用强度的次序为NO>NO2>N2O. 红外振动频率结果表明, 吸附态NOx分子中N—O和N—N键伸缩振动频率的位移趋势与N—O和N—N 键变化规律基本相一致. 另外, 对[Ag]-AlMOR分子筛的抗硫、抗水及抗氧化性能也进行了研究和分析.     

(C_5H_7N_2)_3AsMo_(12)O_(40)·5H_2O的合成、表征及光催化性能研究

合成了配合物(C5H7N2)3AsMo12040·5H2O,对其进行了IR和TG/DTA分析,并用X-射线单晶衍射仪测定了晶体结构。配合物晶体属于单斜晶系,P-1空间群。配合物经N—H…N和N—H…O氢键相连组成超分子化合物,氢键稳定了晶体结构。将该配合物掺杂TiO2制备复合催化剂(C5H7N2)3AsMo12040·5H2O/TiO2,以甲醇、丙酮气体消除反应为模式反应评价该配合物和复合催化剂的光催化性能。结果表明,复合催化剂的催化活性优于配合物本身和TiO2。配合物中的有机分子,对有机物有强的亲和性,更容易吸附有机分子利于光催化反应的进行。     

八钼酸根阴离子有机胺化合物的合成与结构

由MoO3和(CH3)3N或(C2H5)3N反应合成了两种分子组成分别为[(CH3)3NH]4Mo8O26·2H2O(1)和[(C2H5)3NH]4Mo8O26·2H2O(2)的化合物.单晶X衍射结构分析表明,化合物(1)属三斜晶系,空间群为P1,晶胞参数a=1.0500(2)nm,b=1.0533(2)nm,c=1.0765(2)nm,α=100.21(3)°,β=101.93(3)°,γ=118.47(3)°,V=0.9698(3)nm3,R1=0.0524.化合物(2)属单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数a=1.1512(2)nm,b=1.3097(3)nm,c=1.7610(4)nm,β=101.40(3)°,V=2.6028(9)nm3,R=0.0428.结构分析表明,两种化合物中Mo8O264-阴离子均发生畸变,有机阳离子增大,Mo-O键键长缩短,阴离子畸变增大.     

cis-双(氯乙酸)-2,3-二甲基-2,3-丁二胺合铂配合物的晶体结构和电子结构

测定了 cis-双(氯乙酸)-2,3-二甲基-2,3-丁二胺合铂,cis-[Pt DMBA(ClCH_2CO_2)_2]配合物的晶体和分子结构.晶体的空间群为 P2_12_12_1.晶胞参数 a=9.866(4)(?),b=16.356(2)(?),c=19.501(4)(?);Z=8.由 Patterson 函数导出 Pt 原子坐标参数,Fourier 和差值 Fourier 电子密度函数法得到全部非氢原子坐标参数,用块矩阵最小二乘法精修所有的结构参数,最终一致性因子 R值为0.061.每个分子中,Pt(Ⅱ)取四配位平面四边形构型.DMBA 以双齿与 Pt(Ⅱ)螯合成五元环.分子中 N—Pt—N 和 O—Pt—O 的平均键角分别为 80.3°和80.8°.由于 DMBA 螯合配位,使平面正方形畸变,与 Pt 配位的两个氯乙酸根的键合原子间距离为2.6(?).用 CNDO/2方法研究了配合物电子结构,解释了配合物具有较特殊的 O—Pt—O,N—Pt—O 键角的原因.并讨论了配合物的结构与抗癌活性间的关系.     

[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙4H2O和[Zn(AZT)2(H2O)4](HTNR)2∙4H2O (AZT = 3-叠氮-1,2,4-三唑, HPA = 苦味酸, H2TNR = 斯蒂芬酸)的合成、晶体结构、热分解及感度性能

以3-叠氮-1,2,4-三唑为配体，PA–（苦味酸根）或HTNR–（2,4,6-三硝基间苯二酚脱去一个羟基的质子后形成的离子）为外阴离子，制备得到了两种新的配合物：[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙4H2O和[Zn(AZT)2(H2O)4](HTNR)2∙4H2O。[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙ 4H2O的X射线晶体数据表明，中心Zn2+离子与来自4个AZT分子的N原子和2个H2O分子的O原子配位；而对于[Zn(AZT)2(H2O)4](HTNR)2∙4H2O来说，6个配位原子来自2个AZT分子的N原子和4个H2O分子的O原子。在两种配合物中，AZT配体分子的配位点都是三唑环上的4位N原子。H2O分子对于分子间氢键的形成起到了重要的作用，在分子间氢键的作用下形成了配合物的晶体结构。在[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙4H2O的晶体结构中，还存在错位面对面π-π堆积作用，它对于晶体结构的形成和稳定性也起到了重要作用。TG-DTG和DSC分析结果显示，[Zn(AZT)2(H2O)4](HTNR)2∙4H2O的热分解过程不如[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙4H2O剧烈，原因在于前者分子中含有较多配位水分子和较少AZT配体分子。感度测试结果表明，[Zn(AZT)4(H2O)2](PA)2∙4H2O有一定的火焰感度，而[Zn(AZT)2(H2O)4](HTNR)2∙4H2O却对热不敏感；两种化合物在撞击和摩擦作用下都表现钝感。     

Pd催化的需氧氧化反应的新进展

总结了近年来对Pd催化的需氧氧化反应研究的最新进展, 包括醇的氧化反应和对二级醇的氧化动力学手性拆分, 烯烃的氧化反应, 氧化脱氢性C—O, C—N和C—C成键反应、以及C—C键键裂产生的开环、扩环、缩环反应. 另外, 对反应中涉及的机理研究也进行了详细的描述.     

高振动激发态吡嗪碰撞传能的QCT计算研究

用准经典轨线(QCT)方法计算了高振动激发态吡嗪(C4N2H4)与N2、O2、NH3、基态吡嗪之间的碰撞传能. C4N2H4通过计算发现, 高振动激发态C4N2H4与N2、O2碰撞发生的主要是V-V传能, 与NH3碰撞发生的主要是V-R传能, 与基态C4N2H4碰撞发生的主要是V-V(R)传能. 通过比较高振动激发态C4N2H4、C6F6、C6H6与其基态分子的碰撞传能， 发现此类碰撞传能中, 若分子的对称性高， 则V-V传能更容易实现.     

Ca+催化的N2O+CO反应机理的理论研究

采用B3LYP/cc-pVTZ理论水平系统研究了Ca+离子催化N2O+CO→N2+CO2反应的微观机理.反应分两步进行:第一步Ca+夺取N2O中的O原子有两条反应通道,其中优势通道为Ca+金属离子与N2O分子中O作用,形成线性分子复合物,活化N2O分子中的N-O键,之后的反应路径为O-N键断裂机理;第二步为CaO+金属...     

氮化硼纳米管气敏特性的理论研究

采用密度泛函理论计算研究了氮化硼纳米管及碳掺杂氮化硼纳米管对CH4, CO2, H2, H2O, N2, NH3, NO2, O2, F2等十余种气体小分子的气敏特性. 研究结果表明: 氮化硼纳米管对CH4, CO2, H2, H2O, N2, NH3等气体分子不敏感, 而对O2, NO2, F2等气体分子比较敏感. 虽然碳掺杂氮化硼纳米管可以明显地改变其表面的化学反应活性, 增强了气体分子与氮化硼纳米管之间的相互作用, 但是并不能明显地改变其对所研究气体分子的敏感性.     

一种锰的超分子化合物的制备、结构及非线性光学 性质研究

用MnSO4·H2O,KSCN,六次甲基四胺(HMTA)制备出超分子化合物[Mn(NCS)2(H2O)2(HMTA)2][Mn(NCS)2(H2O)4](H2O)2,并测定了其晶体结构。该化合物由[Mn(NCS)2(H2O)2(HMTA)2],[Mn(NCS)2(H2O)4]和H2O三部分组成,每一个HMTA配体中仅有一个N原子与Mn原子配位,剩余的3个N分别与[Mn(NCS)2(H2O)4]中的H2O及结晶H2O之间形成氢键。[Mn(NCS)2(H2O)2(HMTA)2]和[Mn(NCS)2(H2O)4]之间通过N…H—O氢键边接成无限延伸的线性长链,链与链、以及链和结晶H2O之间通过七种形式的氢键构成三维结构的超分子。用Z-扫描法测定该化合物在DMF溶液中的三阶非线性光学性质,发现它具有自聚焦效应,三阶非线性折射系数n2=9.52×10^-9m^2·W^-1,非线性极化率χ^(3)=3.41×10^-12esu.     

OCS,CO2,N2O与烯、炔烃之间π…π作用的电子密度拓扑研究

采用MP2/aug-cc-pVDZ方法对氧硫化碳(OCS)、二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)与乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、2-丁炔(C4H6)之间形成的平行构型复合物中的分子间相互作用进行了理论研究.复合物的相互作用能按照B…C2H4B…C2H2>B…C4H6(B=OCS,CO2,N2O)的顺序依次减小.采用电子密度拓扑分析理论方法,讨论了复合物中π…π作用的成键特性.电子密度拓扑分析表明复合物中形成了弱的分子间相互作用,且以静电作用为主;π电子密度分子图与全电子密度分子图中键径方向是一致的,说明π…π作用在本文所讨论的体系中起着很重要的作用.NBO分析表明净电荷迁移从电子给体C2H4,C2H2,C4H6到电子受体OCS,CO2,N2O,迁移数按照B…C2H4相似文献