4H-甲基咪唑苯二氮(艹卓)酮类抗HIV-1药物的量子化学研究

用分子力学MM3方法、量子化学MNDO法和从头算STO-3G基组计算了20个4H-甲基咪唑苯二氮(廿卓)酮HIV-1逆转录酶抑制剂的优势构型和电子结构,用逐步回归方法和BP神经网络方法得到其抗HIV-1活性与电子结构的定量构效关系.结果表明:(1)TIBO类衍生物的体积越大,极性越小,即流水性越大对抑制HIV-1活性越有利.(2)C环N上H原子可能是化合物的正电活性部位.(3)R′原子与受体作用时可能作为电子给予体,前线轨道中S的贡献比O大得多,故含S的TIBO化合物比含O化合物的活性高.(4)苯环上连接吸电子基团对活性有利,由于分子的正负电荷中心距离较近,极性较小,疏水性较大,故3位取代比2位取代活性更高.     

C砷异噁唑环衍生物的结构、电子光谱和非线性光学性质的研究

应用半经验AM1量子化学方法研究了8种C60异噁唑环衍生物的结构，以AMl优化几何构型为基础，用ZINDO／CIS方法计算了目标分子的电子光谱．结果表明，异噁唑环的引入导致HOMO与LUMO间的能级差减小，C60母体与加成基团之间存在分子内电荷转移．计算所得电子光谱值与实验结果较吻合，几种化合物在400nm以上均产生非C60特征吸收峰，这些峰是电荷从加成基团向C60部分转移产生的．用FF／AM1方法计算了分子非线性光学系数α、β、γ值，在所得计算结果上推测了影响体系非线性光学系数效应的因素．     

电场对杂金属串配合物[CuCuM（npa）4Cl]+（M=Pt,Pd,Ni）结构影响的理论研究

在Cl→M(r)和M(r)→Cl两个方向电场作用下,采用密度泛函UBP86方法研究了线性杂金属串配合物[CuCuM(npa)4Cl]+(1:M=Pt,2:M=Pd,3:M=Ni)的几何和电子结构的变化规律.总体上,电场作用下高电势端原子的自旋密度减小而低电势端原子的自旋密度增大,原子的负电荷向高电势方向移动,分子能量下降,偶极矩呈线性变化;前线轨道分布呈规律性变化,随电场增大前线占据轨道能升高的显著性次序为πnb>σ*>δ*M(r)—N(r),这使前线占据轨道能级易交错.在Cl→M(r)电场作用下,自旋密度由Cu向杂金属M离域,Cu的正电荷向M转移;分子能量下降更显著;Cu—Cu和Cu—M键缩短,前线轨道能隙减小,利于金属链的电子传输.而M(r)→Cl电场则使Cu—Cu,Cu—M键增长,但对分子能量及金属原子的电荷密度和自旋密度的影响不明显,当增大至一定电场强度后金属原子的自旋密度保持不变,两个方向电场作用下自旋密度的变化呈明显的非对称性.故1～3可能具有分子整流器的潜在应用.     

电场对Ni3（dpa）4Cl2金属串配合物结构影响的理论研究

应用密度泛函UBP86方法对具有分子导线潜在应用性的金属串配合物Ni3(dpa)4Cl2进行研究,分析了外电场对配合物的几何构型和电子结构的影响.结果表明,零电场条件下存在沿着Ni63+轴及轴向配体Cl的Ni—Ni及Ni—Cl离域作用.沿金属轴Cl4→Cl5方向施加外电场,可使高电势端的Ni2—Cl4键长增大而Ni1—Ni2键长减小,低电势端的Ni3—Cl5键长减小而Ni1—Ni3键长增大;分子能量降低,偶极矩线性增大;HOMO与LUMO能隙减小,前线占据轨道分布向低电势方向移动且轨道能升高,空轨道分布则向高电势方向移动且轨道能降低,其中沿着金属轴方向离域的前线轨道分布及其轨道能随电场的变化尤为显著.在电场作用下,电荷分布发生改变,低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4转移,但金属和桥联配体的电荷变化很小;同样,在电场作用下,配合物存在明显的结构变化和电子转移现象,呈现出类似导电过程中电子定向转移的变化规律.     

金属串配合物[Cr3(dpa)4LL'](dpa=dipyridylamide; L,L'=Cl,BF4, CCPh)的Cr-Cr成键特性

采用密度泛函理论UBP86方法计算了Cr₃(dpa)₄Cl₂ (1)、Cr₃(dpa)₄(BF₄)₂ (2)、Cr₃(dpa)₄Cl(BF₄) (3)、Cr₃(dpa)₄(CCPh)₂ (4)和Cr₃(dpa)₄Cl(CCPh) (5)金属串配合物的结构, 并对配合物的构型、Cr—Cr键的本质以及轴向配体对Cr—Cr键的影响进行了研究. 结果表明: (1) Cr—Cr平均键长较长的配合物趋于形成对称构型, 较短时趋于形成非对称构型. 最稳定的五重态的Cr—Cr平均键长最长, 故优化时趋于形成对称构型; 七重态的Cr—Cr平均键长最短, 趋于形成非对称构型; (2) 五重态的Cr₃⁶⁺金属链均存在三中心三电子σ键, 含弱σ给电子轴向配体BF₄^-的2和3的Cr—Cr短键还具有弱的π相互作用. 七重态下, 对称构型的4中仅有三中心三电子σ键, 而非对称构型的1-3、5的Cr—Cr短键为三重键, 非对称构型仍具有Cr₃⁶⁺链的σ离域作用, 仍具有分子导线的潜在应用; (3) 轴向配体L与Cr的作用主要表现为n_L→4_sCr或n_L→3_dz²Cr离域, 较强的σ给电子配体CCPh^-还存在σ_C—C→4_sCr离域. Cr与L的结合强度为2＜3＜1＜5＜4, CCPh^-与Cr的结合最强, 使Cr—Cr键减弱、Cr—Cr距离增长, 故4的各自旋重态均为对称构型.     

Ir(CO)Cla(Ph2Ppy)2HgClb(HgCl2)c(a,b=1,2;c=0,1)的Ir-Hg相互作用和氧化还原反应性质

应用密度泛函理论(DFT)的PBEO方法,金属原子采用SDD基组,H、C、O和N原子采用6-31G*基组,P和Cl原子采用6-311G*基组,对单核配合物Ir(CO)Cl(Ph2Ppy)2(1),双核配合物Ir(CO)(Cl)2(Ph2Ppy)2HgCl(2)、Ir(CO)Cl(Ph2Ppy)2HgCl2(3)和Ir(CO)(Cl)2(HgCl2)(Ph2Ppy)2HgCl(4)进行结构优化,并在优化的基础上采用基组重叠误差(BSSE)校正计算相互作用能,通过自然键轨道(NBO)和前线轨道分析研究Ir-Hg相互作用和氧化还原反应的实质.通过计算发现,Ir(CO)Cl(Ph2Ppy)2与HgCl2发生氧化还原反应得到的产物2和4比非氧化还原产物3稳定.Ir-Hg相互作用强度顺序为3＜4＜2,且随着Ir-Hg相互作用强度增大,HOMO轨道中Ir和Hg成分逐渐趋于接近.配合物2和4都具有一对Ir-Hg成键与反键轨道,其成键轨道的组成分别为0.5985sd0.06Hg+0.8012sd2.48Ir和0.5794sd0.05Hg+0.8151sd2.48Ir,但3中Ir与Hg的相瓦作用较弱,只存在弱相互作用(电荷转移作用),表现为nIr→nHg的直接作用和σIr-P(1)→nHg、σIr-C(1)→nHg的间接作用.     

β位取代基对咔咯锰(Ⅴ)氧配合物电子吸收光谱的影响

采用含时密度泛函理论(TDDFT)和B3LYP方法对一系列β位咔咯锰(Ⅴ)氧配合物的几何结构、前线轨道、自然键轨道和电子吸收光谱进行了计算。并探讨了β位取代基对咔咯锰(Ⅴ)氧配合物电子吸收光谱的影响。结果显示β位取代基效应中的空间效应是能导致该体系电子吸收光谱Soret带和Q带红移。β位取代基的空间位阻大时,导致配合物的咔咯环产生严重扭曲,引起Soret带和Q带吸收峰的ΔE能隙减小,导致Soret带和Q带发生红移。     

反式双氧锰(V)咔咯配合物的稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法对反式双氧锰(V)咔咯配合物阴离子的稳定性及其质子化物种进行了理论计算. 结果表明: 反式双氧锰(V)咔咯配合物阴离子构型稳定, 其反式双氧锰键O=Mn=O由锰原子的d轨道与两个氧原子的p轨道分别构成一个σ轨道和两个π轨道; 随着外围取代基吸电性增强, O=Mn=O键长缩短, 拉曼伸缩振动频率增大; 其质子化过程中得到两个质子的轴向氧原子与锰原子的距离超出正常化学键的范围, 从而形成水分子并脱离原来分子, 导致质子化行为是不可逆过程, 而形成单氧的咔咯锰(V)-氧配合物.     

4H-甲基咪唑苯二氮Chuo酮类抗HIV-1药物的量子化学研究

用分子力学MM3方法、量子化学MNDO法和从头算STO-3G基组计算了20个4H-甲基眯唑苯二氮革酮HIV-1逆转录酶抑制剂的优势构型和电子结构，用逐步回归方法和BP神经网络方法得到其抗HIV-1活性与电子结构的定量构效关系．结果表明：(1)TIBO类衍生物的体积越大，极性越小，即疏水性越大对抑制HIV-1活性越有利．(2)C环N上H原子可能是化合物的正电活性部位．(3)R′原子与受体作用时可能作为电子给予体，前线轨道中S的贡献比O大得多，故含S的TIBO化合物比含O化合物的活性高．(4)苯环上连接吸电子基团对活性有利，由于分子的正负电荷中心距离较近，极性较小，疏水性较大，故3位取代比2位取代活性更高．     

配合物[M（CO）3（PPh2py）2]（M=Fe，Ru）异构体的理论研究

对PPh2py配合物[M(CO)3(PPh2py)2](M=Fe,Ru)的三种构型的异构体1-6进行了研究.其中PPh2py以两个P原子与M配位形成HH构型1(Fe)和4(Ru),以一个P和一个N原子与M配位形成HT构型2(Fe)和5(Ru),以两个N原子与M配位形成HH'构型3(Fe)和6(Ru).结果表明,(1)PPh2py中P原子对HOMO轨道的贡献最大,PPh2py作为电子给体时易以P原子与金属原子结合.(2)从分子能量和相互作用能数据表明,配合物中HH构型最稳定,HH'构型最不稳定,这与合成产物为HH构型的结果一致.(3)键长和Wiberg键级均表明P-M键比N-M键结合力强.P、M原子间存在σ键,而N、Fe原子间仅存在nN→nM或nN→σM-P的电荷转移作用.(4)HH构型中M对HOMO的贡献最大,PPh2py向M的电荷转移最强,使M的负电荷最大,故HH构型最易作为电子给体以M原子与第二个金属配位形成双核配合物.