计算机辅助设计三聚氰胺分子印迹聚合物

借助密度泛函理论(DFT)长程校正方法,以三聚氰胺(MAM)为印迹分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,分别以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)及二乙烯苯(DVB)为交联剂,以乙腈(ACN)、甲醇(MT)、乙醇(EA)、甲苯(TL)、四氢呋喃(THF)及二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,模拟了MAM与MAA单体分子印迹聚合物(MIPs)自组装体系的构型,讨论了MAM与MAA的成键作用位点,及其稳定复合物的印迹反应比例及印迹作用机理,依据结合能(△E)优化了交联剂和溶剂,并借助分子中原子理论(AIM)揭示了MAM与MAA印迹作用的本质.计算结果表明,MAM印迹分子三嗪环上的N与胺基上H均通过氢键与MAA单体进行印迹聚合反应,且在印迹反应比例为1∶6,以TL为溶剂时形成的MAM-MAA有序复合物结合能最低,构型最稳定;与TRIM及EGDMA交联剂相比,DVB与MAM结合能最低,更适宜作为MAM-MAA印迹聚合物的交联剂.本研究为MAM-MIPs合成时印迹比例、交联剂及溶剂的选择提供了理论依据.     

(CH_3)_3NH~+胺碱金属分子设计及非线性光学性质的理论研究

在MP2/6-311+g(d)水平下,设计和理论研究了六个胺碱金属分子(CH_3)_3NHM(M=Li,Na,K,Li_3O,Na_3O,K_3O)的结构及非线性光学性质(NLO)。结果显示:分子的电子云均是弥散松束缚的,均产生了额外电子,是一个电荷分离体系。(CH_3)_3N体系的第一超极化率(β_0)为165 a.u.,加入H~+后(CH_3)_3NH~+的β_0值是164 a.u.,加入碱金属及超碱金属离子后第一超极化率(β_0)明显增大,(CH_3)_3NHNa分子的β_0值(9664a.u.)及(CH_3)_3NHK_3O分子β_0值(9648a.u.)是(CH_3)_3N与(CH_3)_3NH~+的β_0值的58倍多,说明加入Na原子是提高NLO响应的一种新途径。     

环丙沙星与三氟甲基丙烯酸分子印迹自组装体系的理论研究

采用量子化学长程校正方法, 以环丙沙星(CIP)为印迹分子, 三氟甲基丙烯酸(TFMAA)为功能单体, 研究了CIP与TFMAA单体分子印迹聚合物(MIPs)自组装体系的构型、 成键作用位点、 反应的结合能、 作用机理及其选择性. 计算结果表明, CIP印迹分子与TFMAA单体通过氢键形成分子结构互补的有序排列复合物, 当印迹分子与功能单体配比(印迹比例)为1: 6时, 其复合物能量最低; 通过模拟洗脱CIP后的复合物对恩诺沙星(ENR)、 诺氟沙星(NOR)、 氧氟沙星(OFL)再结合的结合能可以预测MIPs对CIP印迹分子的选择性, CIP与OFL共存时MIPs对CIP的选择性最好. 采用不同印迹比例, 测定聚合物对CIP的吸附量, 结果表明, 印迹比例为1: 6时, 聚合物吸附量最大, 且对OFL的选择因子最大, 实验结果与计算结果一致.     

3-和4-苯基香豆素化合物的电子结构及光谱性质的理论研究

采用从头算、密度泛函和单激发组态相互作用理论方法研究3-和4-苯基香豆素化合物的电子结构和光谱性质,并用极化连续模型考虑了溶剂对光谱性质的影响.结果发现,在3-苯基香豆素的7-位引入给电子基团甲氧基或吸电子基团氰基均使它们的吸收光谱和荧光光谱产生红移,4-苯基香豆素的衍生物的吸收光谱和荧光光谱均产生蓝移.3-苯基香豆素衍生物与4-苯基香豆素的衍生物的基态和激发态的电子转移方向相反.计算的结果与实验结果吻合的很好.     

Er~(3+)∶V_(0.01)Y_(2.99)Al_5N_(0.01)F_(0.01)O_(11.98)/BiPO_4/Pt光催化剂的制备及其在降解废水中亚甲基蓝的应用

通过溶胶-凝胶法合成了上转换发光材料Er~(3+)∶V_(0.01)Y_(2.99)Al_5N_(0.01)F_(0.01)O_(11.98)(Er∶YAG),然后利用水热法合成了BiPO_4,再利用高温煅烧法合成了Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂.通过使用X-射线粉末衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),光致发光光谱(PL)和上转换发射光谱对样品的组成、形貌及光学特征进行了表征.此外,还研究了不同甘油添加量、 Er∶YAG和BiPO_4的摩尔比例和复合温度及光催化剂的循环使用次数对Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂活性的影响.实验结果显示Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂具有高的光催化活性和较好的稳定性,它可以作为一种高效的光催化剂用于污水中有机污染物的处理.     

7-甲氧基香豆素-3-甲酰二乙醇胺的电子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函的B3LYP和单激发组态相互作用(CIS)方法分别对基态和第一、第二单重激发态(S1和S2)结构进行优化,均采用6-31G(d)基组.在优化的基态和第一单重激发态的结构基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT),成功模拟了7-甲氧基香豆素-3-甲酰二乙醇胺的吸收光谱和荧光发射光谱,并用极化连续模型考虑了溶剂的影响.利用前线轨道、电荷密度差(CDD)和态密度(DOS)图分析了电子跃迁的特性.计算结果与实验结果吻合得很好.该量子计算方法对此类化合物的定性和定量研究是有效的.     

Theoretical Researches on the Self-assembly System of Ciprofloxacin Imprinted Polymers

A molecular modeling approach was used to elucidate template-monomer interaction and the effect of solvent on the recognition of molecularly imprinted polymers (MIPs). Ciprofloxacin (CIP) was taken as the template molecule. The methacrylic acid (MAA), 4-vinyl pyridine (4-Vpy), acrylamide (AAM), and 2-(trifluoromethyl) acrylic acid (TFMAA) were taken as the functional monomers, respectively. Density functional theory (DFT) at the LC-WPBE/6-31g(d,p) level has been adopted to investigate the geometry optimization. The NBO charge and the binding energies of CIP with the monomers were carried out. The molecular imprinting mechanism of CIP and the monomers as well as the influence of solvent was also discussed. Results indicate that CIP and the monomers are matchable in steric structure and chemical groups lead to ordered compounds. The interaction between CIP and TFMAA is the strongest, and when the ratio of CIP-TFMAA is 1:6, the polymer has the lowest energy in toluene. The computational approach has been applied to provide details of interactions between CIP and the monomers. This research will hopefully shed light on the future study of CIP-MIPs.     

计算机辅助三聚氰胺分子印迹聚合物的制备

以三聚氰胺(MAM)为印迹分子,丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和衣康酸(IA)为功能单体,二乙烯基苯(DVB)、乙二醇双甲基丙烯酸酯(EGDMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,采用量子化学密度泛函理论的长程校正方法模拟并探讨了MAM与4种功能单体的成键作用位点、成键数目、印迹反应摩尔比及印迹作用机理.依据结合能(ΔE)优化了功能单体和交联剂,并借助分子中原子理论(AIM)揭示了MAM与功能单体印迹作用的本质.计算结果表明,MAM通过氢键与4种功能单体以摩尔比1∶6进行印迹聚合,其中IA与MAM形成的复合物结合能最低,结构最稳定;与TRIM和EGDMA交联剂相比,DVB与MAM结合能最低,更适合作为MAM-IA印迹聚合物的交联剂.采用沉淀聚合法合成MAM分子印迹聚合物(MAM-MIPs)并测定其吸附性,当MAM与IA印迹摩尔反应比为1∶6时,以DVB为交联剂时制备的MAM-MIPs吸附性最好,其微球平均粒径为195 nm;Scatchard分析结果表明,在所研究的浓度范围内MIPs对印迹分子MAM的结合位点是等价的,其最大表观吸附量Qmax为20.79mg/g,离解平衡常数Kd为58.82 mg/L;与环丙氨嗪(CYR)、三聚氰酸(CYA)和三聚硫氰酸(TRI)在牛奶中的吸附量相比,MAM-MIPs对MAM表现出较强的特异吸附能力.     

基于星射状三苯胺敏化剂的分子设计

以性能优良的三苯胺星射状分子WD8为母体,通过密度泛函理论方法,探讨了取代基团在不同位置时,对母体分子电子性质、光谱性质和电荷传输性能的影响.结果表明,取代基团位置的不同,对分子的前线分子轨道组成基本没有影响.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团取代位置由对位变为间位时,分子的吸收范围最大.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和1个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的EHOMO最大,ELUMO和Eg最小,分子的最大吸收波长最长.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和2个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的电荷传输性能最强.     

几种氮氧自由基衍生物结构和非线性光学性质的理论计算研究（英文）

在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上研究了设计的几种苯基氮氧自由基衍生物(NN)的几何结构和非线性光学性质,该类衍生物带有不同的取代基R(CH3O—,—Cl,—OH,—NH2,—NO2和—SCN(硫氰基)).计算结果表明取代基不同则第一超极化率明显不同,第一超极化率值与跃迁能相反,所选的6个体系中6a体系具有最大第一超极化率值11.772 7×10-50 C3·m3·J-2和最小的跃迁能值336.87kJ·mol-1.采用TD-PBE1PBE方法研究电子跃迁性质与第一超极化率的关系,发现低跃迁能提高了体系的非线性光学相应性能.