气相环境下丙氨酸Ca2+配合物的手性转变机理及水分子的催化作用

采用基于密度泛函理论的M06方法，研究了气相环境下2种稳定构型的丙氨酸（Ala）与Ca²⁺配合物的手性转变及水分子的催化。研究发现，Ala_1·Ca²⁺的手性转变有a和b 2个通道，a通道是α-氢只以羰基氧为桥迁移；b通道是α-氢迁移到羰基氧后，氨基上的质子在纸面内侧向α-碳迁移。Ala_2·Ca²⁺的手性转变有a、b、c、d 4个通道，a和b通道分别是羧基内质子迁移后，α-氢只以羰基氧为桥迁移和α-氢迁移到羰基氧接质子从氨基氮向α-碳迁移；c通道是钙与氮的配位键断裂后，α-氢向氨基氮迁移；d通道是钙与氮的配位键断裂后，Ala_2·Ca²⁺向Ala_1·Ca²⁺异构，再接Ala_1·Ca²⁺的手性转变。势能面计算表明，Ala_1·Ca²⁺手性转变的a通道具有优势，总包能垒为134.8 kJ·mol^－1，Ala_2·Ca²⁺手性转变的d通道具有优势，总包能垒为235.3 kJ·mol^－1；水分子的催化使能垒分别降至40.8和141.3 kJ·mol^－1。结果表明，Ca²⁺对Ala的手性转变具有催化作用，水分子对丙氨酸Ca²⁺配合物的手性转变具有极好的催化作用。     

First-Principles Study of Structural Stabilities, Electronic and Optical Properties of SrF2 under High Pressure

An investigation of structural stabilities, electronic and optical properties of SrF2 under high pressure is conducted using a first-principles calculation based on density functional theory （DFT） with the plane wave basis set as implemented in the CASTEP code. Our results predict that the second high-pressure phase of SrF2 is of a Ni2In- type structure, and demonstrate that the sequence of the pressure-induced phase transition of SrF2 is the fluorite structure （Fm3m） to the PbC12-type structure （Pnma）, and to the Ni2In-type phase （P63/mmc）. The first and second phase transition pressures are 5. 77 and 45.58 GPa, respectively. The energy gap increases initially with pressure in the Fm3m, and begins to decrease in the Pnma phases at 30 GPa. The band gap overlap metallization does not occur up to 210 GPa. The pressure effect on the optical properties is discussed.     

α-丙氨酸分子在扶手椅型SWCNT(9,9)内的手性转变机制

采用组合的量子化学ONIOM(B3LYP/6-31++G(d,p):UFF)方法,研究了限域在SWCNT(9,9)内α-丙氨酸的分子结构和手性转变机制.为得到相对高水平的体系能量和反应势能面,在ONIOM(B3LYP/6-311++G(3df,3pd):UFF)水平上计算了各个包结物的单点能.分子结构分析表明:与单体α-丙氨酸相比,受限在SWCNT(9,9)碳纳米管内时,键长均略缩短,骨架原子的二面角基本不变.反应路径研究发现,α-丙氨酸分子在SWCNT(9,9)内的手性转变路径有2条与单体情况大致相同.不存在单体情况的有羰基H和甲基H协同转移过程的反应通道.对手性转变反应过程势能面的计算发现,S型α-丙氨酸在SWCNT(9,9)内向R型转变与单体α-丙氨酸手性转变反应过程的主要能垒相比较,路径1的最高能垒同样是由在纸外面的氢从手性碳直接到羰基氧的过渡态产生的,能垒基本不变;路径2是氢先在羧基内转移,此过程的能垒由194.5降到137.6kJ·mol-1.而后纸外面的氢从手性碳转移到羰基,此过程的能垒由317.1降到302.9kJ·mol-1.研究结果表明,SWCNT(9,9)对α-丙氨酸的限域影响使手性转变反应过程的某些能垒降低,改变或部分改变了反应路径.     

高压下钡的硫化物的结构相变和光学性质研究(英文)

利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下钡的硫化物(BaS、BaSe和BaTe)的结构相变和光学性质。计算结果表明,这些化合物的压致结构相变是从NaCl型结构转变为CsCl型结构;对于结构转变压力和金属化转变压力,BaS为8.57 GPa和45.4 GPa,BaSe为7.44 GPa和36.5 GPa,BaTe则分别为5.67 GPa和16.7 GPa。光学性质计算结果显示:随着压力的增加,静态介电常数ε0不断增加,介电常数虚部ε2的峰值向高能方向移动(蓝移)。     

水环境下羧基与氨基间为单氢键的α-Ala旋光异构及羟自由基和氢氧根的作用

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场（SCRF）理论的SMD模型方法,研究了水环境下羧基与氨基间为单氢键的α-Ala旋光异构及羟自由基和氢氧根作用的反应。研究发现：α-Ala的旋光异构可在a和b两个通道实现,a通道为羧基顺反异构后,水分子簇作媒介质子以氨基为桥从α碳的一侧向另一侧迁移;b通道为水分子簇作媒介,质子从α碳向氨基氮的迁移与羧基顺反异构协同进行。在a通道,羟自由基水分子簇可致α-Ala损伤。势能面计算表明：水环境下,在a通道3个水分子簇作氢迁移媒介,决速步能垒为113.37 kJ·mol^-1,氢氧根水分子簇的催化使该能垒降到64.45 kJ·mol^-1;在b通道2个水分子簇作氢迁移媒介,决速步能垒为135.00 kJ·mol^-1。羟自由基水分子簇致α-Ala损伤的能垒在水分子抽氢和羟自由基抽氢时分别为24.47和 80.60 kJ·mol^-1。     

Theoretical Prediction for Structural Stabilities and Optical Properties of SrS, SrSe and SrTe under High Pressure

An investigation on the structural stabilities and electronic properties of SrX （X =S, Se and Te） under high pressure is conducted using the first-principles calculation based on density functional theory （DFT） with the plane wave basis set as implemented in the CASTEP code. Our results demonstrate that the sequence of the pressure-induced phase transition of the three compounds is the NaCl-type （B1） structure （Fm3rn） to the CsC1- type （B2） structure （Pm3m）. The phase transition and the metallization pressures are determined theoretically. The pressure effect on the optical properties is discussed. The results are compared with the previous calculations and experimental data.     

水液相环境下α-丙氨酸分子的旋光异构及氢氧根和羟基自由基的作用

在MP2/6-311++G(3df,2pd)//B3LYP/6-31+G(d,p)水平,采用自洽反应场(SCRF)理论的SMD模型研究了水液相环境下具有氨基和羧基间双氢键的α-丙氨酸(α-Ala)分子的旋光异构。研究发现:α-Ala的旋光异构有a、b和c三个反应通道,分别是质子以羰基氧、羧基及氨基为桥从手性碳的一侧迁移到另一侧。势能面计算结果显示:2个水分子簇的催化及溶剂效应的作用下,三个反应通道的决速步骤能垒分别为154.96、171.79和123.98kJ·mol~(-1),反应通道c为优势通道;3个水分子簇作氢迁移媒介时,反应通道c的决速步骤能垒降至109.61kJ·mol~(-1)。氢氧根水分子团簇的催化使该能垒降至61.83kJ·mol~(-1)。羟基自由基水分子簇致α-Ala损伤有水分子拔氢和羟基自由基拔氢两种机理,反应能垒分别为23.84、80.34kJ·mol~(-1)。结果表明:水液相环境下,α-Ala分子可缓慢地发生旋光异构,氢氧根水分子簇的催化可使α-Ala分子较快地旋光异构,羟基自由基水分子簇可使α-Ala分子迅速损伤。     

高压下CaF_2结构相变和光学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了在压力作用下CaF2的结构相变和光学性质。结果证实了CaF2的压致结构转变的顺序是从氟石结构(空间群Fm3m)转变到PbCl2型结构(空间群Pnma),然后继续转变为Ni2In型结构(空间群P63/mmc)。在Fm3m和Pnma两种结构中,电子带隙随着压力的增加而增加,而在P63/mmc结构中,带隙随着压力的增加开始下降。实验结果显示,直到210 GPa,CaF2没有发生由绝缘体到金属的转变。据此推测,CaF2的金属化压力高于300 GPa。还讨论了压力对CaF2光学性质的影响。     

气相环境下丙氨酸Ca2+配合物的手性转变机理及水分子的催化作用

采用基于密度泛函理论的M06方法，研究了气相环境下2种稳定构型的丙氨酸（Ala）与Ca²⁺配合物的手性转变及水分子的催化。研究发现，Ala_1·Ca²⁺的手性转变有a和b 2个通道，a通道是α-氢只以羰基氧为桥迁移；b通道是α-氢迁移到羰基氧后，氨基上的质子在纸面内侧向α-碳迁移。Ala_2·Ca²⁺的手性转变有a、b、c、d 4个通道，a和b通道分别是羧基内质子迁移后，α-氢只以羰基氧为桥迁移和α-氢迁移到羰基氧接质子从氨基氮向α-碳迁移；c通道是钙与氮的配位键断裂后，α-氢向氨基氮迁移；d通道是钙与氮的配位键断裂后，Ala_2·Ca²⁺向Ala_1·Ca²⁺异构，再接Ala_1·Ca²⁺的手性转变。势能面计算表明，Ala_1·Ca²⁺手性转变的a通道具有优势，总包能垒为134.8 kJ·mol^－1，Ala_2·Ca²⁺手性转变的d通道具有优势，总包能垒为235.3 kJ·mol^－1；水分子的催化使能垒分别降至40.8和141.3 kJ·mol^－1。结果表明，Ca²⁺对Ala的手性转变具有催化作用，水分子对丙氨酸Ca²⁺配合物的手性转变具有极好的催化作用。     

镧系氮化物压致结构相变的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,得到了常压下镧系氮化物的晶格常数,以及在压力作用下镧系氮化物从NaCl型结构(B1)到CsCl型结构(B2)转变的压力。并把考虑电子自旋极化与不考虑电子自旋极化作用的计算结果进行了对比,分析了4f电子对镧系氮化物这些强关联体系的压致结构转变压力的影响。结果显示:5个镧系元素的氮化物(GdN、TbN、DyN、HoN和ErN)从B1相到B2相转变的压力与电子自旋极化作用关系很大,而其它镧系氮化物的相变压力与电子自旋极化作用的关系很小。