密度泛函理论下的电负性均衡及应用

以密度泛函理论为框架,综述电负性和电负性均衡理论的发展及其在探讨各种分子性质时的应用。     

二甲双胍稀土配合物的合成、降血糖和抗氧化作用

二甲双胍稀土配合物的合成、降血糖和抗氧化作用;二甲双胍;稀土配合物;降血糖;抗氧化作用     

黄酮类化合物的密度泛函理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数研究了几种典型黄酮类化合物分子的几何结构、电子结构和分子的静电势,讨论了电子结构和分子活性部位的关系.     

Zn2+,Cu2+及Ni2+对二甲双胍的配合作用及降血糖活性研究

二甲双胍盐酸盐、硝酸盐及与Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺三种金属离子配合物的结构特点、电荷分布和二甲双胍配合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖影响的研究表明:Zn²⁺配合物表现为较为少见的单齿配位,而Cu²⁺, Ni²⁺配合物表现为双齿配位.进一步电荷分布计算发现,与端基N原子相比,二甲双胍的桥基N原子具有较高的负电荷.三种金属离子配合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响研究显示,桥基N配位掩蔽后,二甲双胍的降血糖功能丧失.说明桥基N对二甲双胍的降血糖作用具有重要意义.     

水杨酰二甲双胍钕的模板法合成及其降血糖作用

在无水乙醇中组合水杨酸甲酯、HDMBG及三氯化钕, 通过“模板反应”成功地合成了水杨酰二甲双胍合钕配合物, 表征了其化学组成和结构. 通过糖尿病小鼠模型观察了它们的降血糖作用, 通过ESR谱测定了其对人工脂质体膜超氧自由基的清除率. 实验表明, 配合物的降血糖作用和对超氧自由基的清除率均高于盐酸二甲双胍(HDMBG•HCl), 提示药物的降血糖作用与其抗氧化作用或对细胞脂膜的保护作用有关.     

轴手性双蒽醌的分子结构与电子圆二色谱的密度泛函研究

采用从头算密度泛函理论方法,计算了具有轴手性结构的3种双蒽醌分子的电子圆二色谱(ECD),分析了谱带的电子起源以及谱带与分子结构之间的关系.计算结果表明,由于在2,2′位置上的OH取代,导致2个蒽醌基平面之间的不同旋转二面角,使ECD谱具有不同的谱带特征,具有相反的ECD谱.计算的双蒽醌C的谱带形状特征与实验结果基本相符.     

TiP+6, Ti2P+6二元团簇的密度泛函理论研究

利用含有电子相关效应校正的密度泛函理论DFT中的B3LYP方法，选择LANL2DZ双ξ基组，并考虑极化函数，对TiP6^ ,Ti2P6^ 二元团簇各种可能存在的几何构型及电子结构进行了密度泛函理论研究，得到了TimPn^ 二元团簇的最稳定构型，其中TiP6^ 的最稳定构型为具有C3v对称性的半笼状结构，Ti2P6^ 的最稳定构型为具有D6h对称性的六角双锥，所得构型很好地说明了激光光解的实验结果。     

1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川的合成、晶体结构及密度泛函理论研究

以2,4-二甲基吡咯、原甲酸三乙酯以及对甲苯磺酸为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基对甲苯磺酸二吡咯甲川（T1）;以T1、三氟化硼乙醚以及三乙胺为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川（F1）。利用¹H NMR和X射线单晶衍射对其进行了表征。结果表明：T1属于单斜晶系,P2₁/c空间群,晶胞参数为a=0.777 3（3） nm,b=1.518 5（5） nm,c=1.612 2（5） nm,β=91.923（12）°,V=1.901 9（11） nm³,Z=4;F1属于单斜晶系,P2₁/n空间群,晶胞参数为a=0.775 02（1） nm,b=1.444 20（3） nm,c=1.174 35（2） nm,β=107.779 5（9）°,V=1.251 65（4） nm³,Z=4。在4种不同溶剂中,测定了T1的紫外可见光谱、F1的紫外可见光谱和稳态荧光光谱。将密度泛函计算与前线轨道理论相结合,研究了T1和F1可能的衍生方式。     

1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川的合成、晶体结构及密度泛函理论研究

以2,4-二甲基吡咯、原甲酸三乙酯以及对甲苯磺酸为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基对甲苯磺酸二吡咯甲川(T1);以T1、三氟化硼乙醚以及三乙胺为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川(F1)。利用1H NMR和X射线单晶衍射对其进行了表征。结果表明:T1属于单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数为a=0.777 3(3)nm,b=1.518 5(5)nm,c=1.612 2(5)nm,β=91.923(12)°,V=1.901 9(11)nm3,Z=4;F1属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数为a=0.775 02(1)nm,b=1.444 20(3)nm,c=1.174 35(2)nm,β=107.779 5(9)°,V=1.251 65(4)nm~3,Z=4。在4种不同溶剂中,测定了T1的紫外可见光谱、F1的紫外可见光谱和稳态荧光光谱。将密度泛函计算与前线轨道理论相结合,研究了T1和F1可能的衍生方式。     

镱硫属化合物的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究镱硫属化合物的电子结构和性质,通过与实验比较考察了现有的几种近似密度泛函公式对镧系元素化合物的适用程度和相对论效应的影响.结果表明,用DFT计算的YbO键长对实验值的偏差约为0.002nm;但得到的键能即使在考虑梯度校正和相对论效应之后,仍比实验值高,在定域密度近似基础上引入交换梯度校正使键能计算值减小,其中PW86x使键能计算值减小稍多些,结果更接近实验值;相关梯度校正使键能计算值升高.相对论效应使键长缩短0.004～0.006nm,键能减小约0.5eV.计算结果的分析表明,Yb的5d轨道和配体的np轨道间形成σ键和π键.在所研究的分子体系中,配体原子从O到Te、Yb原子的5d轨道布后数依次减少,同键能减弱的顺序一致.相对论效应使键能减小的主要原因是在成键过程中发生了Yb的6s电子向5d轨道的转移,而相对论效应使该过程能量增加.偶极矩和电荷分布的计算表明,Yb-L键以共价性为主,相对论效应使共价性成份增加.     

乙烯自由基与臭氧反应的DFT计算研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**水平计算研究了O3氧化乙烯基（C2H3）的机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,用内禀反应坐标（IRC）计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明，乙烯基（C2H3）与O3之间有很强的反应活性.     

运用密度泛函活性理论的信息论方法研究苯并富烯衍生物的芳香性

文献中已有越来越多的芳香性体系被发现,同时也有越来越多的芳香性指标被提出来,但是如何解释芳香化合物稳定性的起源以及理解芳香性的本质仍然是当今理论化学中一个悬而未决的难题。运用我们新近提出的密度泛函活性理论信息论方法,不久前我们曾对一系列富烯衍生物进行了系统研究并得到了一个全新的认识。本文进一步探讨苯并富烯衍生物的芳香性行为,目的在于考察一个或多个苯环与富烯连接之后其芳香性发生变化的情况。运用香农熵,费舍尔信息,Ghosh-Berkowitz-Parr熵,Onicescu信息能,信息增益,以及相对Rényi熵六个信息量,和四种芳香指标,ASE,HOMA,FLU和NICS,我们系统地研究了信息量和芳香性指标在单、双、三苯并富烯衍生物中的相关性。我们发现,不管是否有苯环与富烯相连,芳香指标和信息量的交叉相关性都是一样的。这表明,虽然苯环本身具有芳香性,但苯环与富烯相连并不能改变富烯的芳香性与反芳香性本质。苯并富烯衍生物与富烯衍生物的芳香性和反芳香性一致。苯并富烯衍生物的芳香性和反芳香性完全取决于富烯本身的芳香性和反芳香性。这些结果为认识和理解复杂体系芳香性和反芳香性起源和本质将提供有益的启示。     

Atoms-In-Molecules’ Faces of Chemical Hardness by Conceptual Density Functional Theory

The chemical hardness concept and its realization within the conceptual density functional theory is approached with innovative perspectives, such as the electronegativity and hardness equalization of atoms in molecules connected with the softness kernel, in order to examine the structure–reactivity equalization ansatz between the electronic sharing index and the charge transfer either in the additive or geometrical mean picture of bonding. On the other hand, the maximum hardness principle presents a relation with the chemical stability of the hardness concept. In light of the inverse relation between hardness and polarizability, the minimum polarizability principle has been proposed. Additionally, this review includes important applications of the chemical hardness concept to solid-state chemistry. The mentioned applications support the validity of the electronic structure principles regarding chemical hardness and polarizability in solid-state chemistry.     

密度泛函活性理论中的信息论方法

密度泛函活性理论(DFRT)运用简单的密度泛函探讨和定量化分子的反应活性,是近来发展起来的一个关于分子活性理论的新方法。在新近的文献中,这样的简单密度泛函的例子包括香农熵,费舍尔信息以及其它来自信息论中的密度泛函。本文综述了DFRT信息论方法的原理,包括物理信息极小原理、最小信息增益原理和信息守恒原理。总结了DFRT信息论方法在电子密度、形态密度和分子中的原子三种表述下的理论框架。此外,还介绍了运用信息论方法在定量描述空间位阻效应、亲电性、亲核性和区域选择性中的突出应用,以及对亲电芳香取代反应的邻对间位取代效应的起源和本质提供的一个全新诠释。最后简要地展望了该领域的几个可能的未来发展方向。     

C60的化学反应性和高分子化

综述了C_(60)化学研究的进展。C_(60)的化学反应性的研究展现了一个广阔的新领域,并使C_(60)作为一种新型的功能基团引入高分子成为现实。这些进展为进一步深入研究C_(60)尤其是C_(60)的材料化提供了前提。     

元素电负性和硬度的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的DFT LDA、DFT LDA/NL和改进的Slater过渡态方法,把元素的电离能和电子亲合能的计算扩展到周期表的103种元素.并用有限差分方法计算了这103种元素的电负性和硬度.计算中考虑了相对论效应.计算结果比以前Robles等用密度泛函理论的XGL和Xα近似的交换相关泛函的计算结果有所改进,更接近实验值.     

甲醛在CeO2(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和周期平板模型, 研究了甲醛在以桥氧为端面的CeO2(111)稳定表面上的吸附行为. 通过对不同覆盖度, 不同吸附位的甲醛吸附构型、吸附能及电子态密度的分析发现, 甲醛在CeO2(111)表面存在化学吸附与物理吸附两种情况. 化学吸附结构中甲醛的碳、氧原子分别与表面的氧、铈原子发生相互作用, 形成CH2O2物种; 吸附能随着覆盖度的增加而减小. 与自由甲醛分子相比, 物理吸附的甲醛构型变化不大, 其吸附能较小. 利用CNEB(climbing nudged elastic band)方法计算了甲醛在CeO2(111)表面的初步解离反应活化能(约1.71 eV), 远高于甲醛脱附能垒, 这与甲醛在清洁CeO2(111)表面程序升温脱附实验中产物主要为甲醛的结果相一致.     

符合独立五元环规则的C100(417)Cl28形成机理的密度泛函理论研究

实验上捕获到C₁₀₀(417)Cl₂₈,但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C₁₀₀(417)Cl₂₈的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales (SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明：C₁₀₀(417)Cl₂₈形成的最主要来源是通过C₁₀₂(603)骨架转变,即经历氯化、C₂失去和SW转变而来。该结果能很好解释实验结果,对富勒烯氯化物的合成提供了理论依据。     

氢原子在Be(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论研究单个氢原子和多个氢原子在Be(0001)表面吸附性质.给出了氢吸附Be(0001)薄膜表面的原子结构、吸附能、饱和度、功函数、偶极修正等特性参数.同时也讨论了相关吸附性质与氢原子覆盖度(0.06-1.33ML)的关系.计算结果表明:氢原子的吸附位置与覆盖度之间有强烈的依赖关系,覆盖度低于0.67ML时,氢原子能量上易于占据fcc或hcp的中空位置;覆盖度为0.78ML时,中空位与桥位为氢原子的最佳吸附位;覆盖度在0.89到1.00ML时,桥位是氢原子吸附能量最有利的位置;以上覆盖度中Be(0001)表面最外层铍原子的结构均没有发生明显变化.当覆盖度为1.11-1.33ML,高覆盖度下Be(0001)表面的最外层铍原子部分发生膨胀,近邻氢原子渗入到铍表面次层,氢原子易于占据在hcp和桥位.吸附结构中的氢原子比氢分子中的原子稳定.当覆盖度大1.33ML时,计算结果没有发现相对于氢分子更稳定的吸氢结构.同时从分析偶极修正和氢原子吸附垂直高度随覆盖度的变化关系判断氢覆盖度为1.33ML时,在Be(0001)表面吸附达到饱和.     

Density Functional Theory Study on Interaction between Catechin and Thymine

The interacting patterns and mechanism of the catechin and thymine have been investigated with the density functional theory Becke's three-parameter nonlocal exchange functional and the Lee, Yang, and Parr nonlocal correlation functional (B3LYP) method by 6-31+G*basis set. Thirteen stable structures for the catechin-thymine complexes have been found which form two hydrogen bonds at least. The vibrational frequencies are also studied at the same level to analyze these complexes. The results indicated that catechin interactedwith thymine by three different hydrogen bonds as N-H…O、C-H…O、O-H…O and the complexes are mainly stabilized by the hydrogen bonding interactions. Theories of atoms in molecules and natural bond orbital have been adopted to investigate the hydrogen bondsinvolved in all systems. The interaction energies of all complexes have been corrected for basis set superposition error, which are from -18.15 kJ/mol to -32.99 kJ/mol. The results showed that the hydrogen bonding contribute to the interaction energies dominantly. The corresponding bonds stretching motions in all complexes are red-shifted relative to that of the monomer, which is in agreement with experimental results.