脯氨酸与Ag和Ag+相互作用及性质

用X3LYP杂化密度泛函方法在LACV3P^**++基组水平上对脯氨酸(Pro)的15种构象与Ag原子和Ag⁺离子形成多种配合物的几何结构、电子结构、振转光谱和能量学特征进行了计算研究, 结果得到17种Pro-Ag和23种Pro-Ag⁺稳定结构. 数据分析表明: (1) Pro-Ag配合物中仅有Pro的9种构象出现, 而Pro-Ag⁺配合物中则都涉及, 最稳定结构并不是能量最低的Pro构象与Ag或Ag⁺生成; (2) Pro与4d¹⁰5s¹组态的Ag结合主要是范德华作用力, 对Pro结构影响很小, 配合物中存在较弱的特殊O―H…Ag氢键. 外层5s5p全空的Ag⁺与配位原子间生成σ配位键. 前者以单配位最稳定, 后者以双配位最稳定; (3) Ag原子与Pro配位结合能小于-19 kJ·mol^-1, 而Ag⁺与Pro的结合能在-117 - -255 kJ·mol^-1范围, 形成热力学稳定体系Pro-Ag⁺; (4) 自然键轨道(NBO)布局分析显示 Pro-Ag和Pro-Ag⁺体系中Ag都获得少量负电荷, 配合物的前线轨道能量差(Δε)均比两个碎片的低. 配合物中O―H和N―H键的红移和蓝移都存在.     

脯氨酸与Zn~(2+/1+/0)相互作用及性质

运用M062X和X3LYP两种密度泛函理论(DFT)方法在TZVP和6-311++G(2d,p)+LANL2DZ基组水平上,对已报道的15种脯氨酸(Pro)构象分别与Zn2+、Zn+及Zn进行不同方式配位体系的几何结构、能量学特征、振动光谱和电子结构性质进行了计算研究.Pro-Zn2+、Pro-Zn+和Pro-Zn三种体系分别得到19、21和24种稳定结构.Pro-Zn2+体系中Zn2+与Pro两性离子的氧端(OO)配位形成的四元环结构能量最低,其次是与Pro羧羰基氧和亚氨基氮配位形成的五元环结构,而Pro-Zn+体系与之相反.Pro-Zn2+/1+/0体系的相对能差逐渐降低,结合能分别位于-620--936,-139--325和-1.5--22 kJ·mol-1范围,配位Pro的变形能随价态降低而减小.ProZn2+体系受方法和基组影响较大,离子体系中Zn均获得少量负电荷,所有配位化合物的前线轨道能差均比相应两个碎片要低.     

咪唑氧自由基分子NLO性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT) UB3LYP方法, 在6-31g(d)水平上对2,2’-(1,2-乙炔基-4,1-亚苯基)双[4,4’,5,5’-四氢]咪唑氧自由基分子及其异构体的自旋耦合性质进行分析, 并结合有限场(FF)方法计算它们的非线性光学(NLO)系数, 以探讨咪唑氧环在共轭链不同位置时体系的自旋耦合规律和NLO系数. 结果表明, 所有体系基态自旋符合自旋极化规则, 它们的极化率随自旋多重度的增加而减小; 一阶超极化率因受分子对称性影响, 对称性不同其一阶超极化率的变化也不同; 二阶超极化率呈现随着自旋多重度的增加而增加的趋势. 从理论上探讨这些自由基分子自旋耦合规律与NLO活性的关系, 为有机自由基NLO材料的分子设计与实验研究提供一定的理论依据.     

脯氨酸催化丙酮与异丁醛不对称直接Aldol反应的DFT研究

采用密度泛函DFT-B3LYP方法计算研究了(S)-脯氨酸催化丙酮和异丁醛的不对称直接羟醛缩合(A l-dol)反应,得到了两种烯胺中间体及立体控制步骤中的四个立体异构过渡态的优化构型和相对能量,解释了该不对称反应的立体选择性.     

脯氨酸聚酯的单链力学性质

脯氨酸聚酯(PPEs)是一类分子量较高且分子量分布较窄的新型可降解脂肪族聚酯,有巨大的应用潜力.然而,还没有关于PPEs力学性质的报道.本工作使用基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-based SMFS)实验技术和熵焓弹性耦合模型研究了PNC 12PE(一种PPEs)在极性有机溶剂中的力学性质.熵焓弹性耦合模型对PN...     

希土脯氨酸配合物的合成和性质研究

通过希土氯化物与L-脯氨酸反应,制得了四种新的希土脯氨酸固体配合物。其通式为:Ln(prol)Cl₃·nH₂O(Ln=Y、La、Sm和Er).用化学分析、电导测定、热重分析、差热分析、红外光谱和核磁共振氢谱,确定了产物的组成,讨论了金属-配体的化学键性质。     

磁性高分子链的磁性质和构象性质的Monte Carlo模拟

采用退火 (Annealing)MonteCarlo方法 ,从高温到低温顺序模拟了简立方格点上考虑最近邻Ising相互作用的磁性高分子链在不同温度的磁性质和构象性质 .磁性高分子链在低温下存在自发磁矩 ,无限长链的临界温度Tc=1 77± 0 0 5J kB.在临界温度附近 ,高分子链经历了从伸展的无规线团到紧缩球体的塌缩相变 .对链的尺寸、形状、近邻数及能量的分析表明 ,高分子链的构象性质从温度Tc=1 77开始发生较明显的变化 ,这表明高分子Ising链的相变是Ising相互作用和链节运动协同作用的结果 .     

蚕丝中蛋白构象含量与其力学性质间的关系

丝蛋白 (Ｆｉｂｒｏｉｎ)是一种具有优异力学性能的天然有机高分子材料 ,蚕丝是最具代表性的一种 .它既有较高的强度 ,又有较强的韧性 ,其强度甚至超过钢丝 .但蚕丝具有如此优异力学性能的机理还不很清楚[1～ 3 ] .通常认为在丝蛋白中有 3种二级结构 (构象 ) ,即α 螺旋 (α ｈｅｌｉｘ) ,β 片层 ( β ｓｈｅｅｔ)和无规线团 (Ｒａｎｄｏｍｃｏｉｌ) [4,5] .α 螺旋是由链内氢键引起的蛋白结构 ,而 β 片层是由链间氢键引起的蛋白结构 .但有研究表明[3 ,6] ,丝蛋白中还存在另一种由 4个氨基酸残基组成的发夹式结构 :β 转角 ( β ｔｕｒｎ)…     

希土脯氨酸配合物的合成和性质研究

通过希土氯化物与L-脯氨酸反应,制得了四种新的希土脯氨酸固体配合物。其通式为:Ln(prol)Cl_3·nH_2O(Ln=Y、La、Sm和Er).用化学分析、电导测定、热重分析、差热分析、红外光谱和核磁共振氢谱,确定了产物的组成,讨论了金属-配体的化学键性质。     

链分子的构象弹性理论

研究基于旋转异构态模型、用末端距与构象能描述的链构象分布函数、以及链构象态在体系形变中的消失规则,发展了一个链分子的构象弹性理论.用该理论描述的理想形变行为,支持天然橡胶在大形变时应力陡然上翘归因于链构象变化的观点在物理上的合理性.该理论能够区别不同化学结构高分子所具有的不同形变行为,能够预报高分子形变中熵项与内能项各自的贡献.预报了天然橡胶形变中内能的贡献约为13%, 与实验相符.     

一些密度泛函方法预测电子亲和势

选取了杂化泛函B3LYP, B3PW91, O3LYP, PBE0, 以及与之相对应的GGA泛函BLYP, BPW91, OLYP和PBE, 还选取了能更好地兼顾强相互作用和弱相互作用的X3LYP泛函和在预测NMR的化学位移有较好表现的OPBE泛函, 以及两种meta-GGA泛函VSXC和TPSS, 共12种泛函, 详细地考察了这些泛函在预测EA方面的准确性.     

几种新型六氮杂异伍兹烷衍生物结构与性能的理论预测—— 高能量密度化合物的寻求

以CN, NC, ONO2, N3, NH2, N2H, NHNH2, N4H和N4H3 9种含氮高能基团为取代基, 分别取代2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(IW)中亚氨基的6个H原子所形成的9种六氮杂异伍兹烷衍生物作为研究目标分子. 运用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G**水平上求得了它们的分子几何构型、电子结构、解离能(BDE)及IR谱等信息, 并设计等键反应计算了生成热( ). 基于统计热力学原理计算拟合了100～1200 K温度范围内体系的热力学函数, 利用Kamlet-Jacobs方程估算了它们的爆轰性能. 研究结果表明, 9种六氮杂异伍兹烷衍生物存在两种可能的热解引发类型. 在衍生物HNiIW, HBDAIW和HBAIW中, 可能的热解引发键是取代基内部的化学键, 而其余衍生物的热解引发键则可能是骨架N与取代基R之间N—R键. 另外, 硝酸酯基(ONO2)取代所得化合物HNiIW的密度ρ、爆速D及爆压p分别为1.998 g•cm－3, 9.71 km•s－1和44.47 GPa, 完全达到高能量密度化合物(HEDC)的基本要求, 且优于已应用的HNIW, 有望成为新型的HEDC.     

液态石油烃的脱砷及砷化物与亚铜探针的相互作用

采用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311+G(2df,2p)基组水平上研究了液态石油烃体系中甲基胂化合物与过渡金属探针Cu+和CuCl的相互作用. 结果表明, 甲基胂化物与亚铜离子作用的最稳定模式为四面体构型, 随着烃基取代数增加, 砷化物同Cu+或CuCl的相互作用能(E0)更负, 配合物更稳定, 同时二者的相互作用轨道的能级差(△E)与E0值线性相关(R2≥0.99). Cu+配合物中, As—Cu成键轨道向C—As和/或H—As反键轨道形成电子反馈, 但是CuCl配合物中类似电子反馈则没有形成. 烃基取代并不降低活性组分对砷化物的吸附活性, 在活性组分满足砷化物选择性吸附的条件下, 液态石油烃脱砷的主要控制因素为砷化物在脱砷剂内部孔道中的扩散传输. 有机硫化物噻吩并不影响砷化物的选择性吸附分离, 硫醇类化合物则会影响单烷基砷化物的选择性吸附. 在进行脱砷剂开发时, 应拓宽载体孔道以提高流体传输效率, 并选择活性相组分与砷化物作用的△E相对较小, 配合物容易形成电子反馈, 且对硫醇类化合物的作用能力相对较弱, 对单烷基砷化物的作用能力相对较强的过渡金属组分.     

(CH2)2O, (CH2)2S与双卤分子间卤键的理论研究

运用量子化学密度泛函B3LYP方法, 采用6-311＋＋G(d,p)及aug-cc-pVDZ基组, 通过CP校正的几何梯度优化对(CH2)2O和(CH2)2S与双卤分子XY (XY＝Cl2, Br2, ClF, BrF, BrCl)形成的卤键复合物的几何构型、振动频率和相互作用能等进行了研究. 利用电子密度拓扑分析理论方法对卤键复合物的拓扑性质进行了分析研究, 探讨了该类分子间卤键的作用本质. 结果表明, (CH2)2O和(CH2)2S与双卤分子间的卤键介于共价键与离子键之间, 偏于静电作用成分为主. 形成卤键后, 双卤分子的键长增加, 振动频率减小, 原子积分性质发生改变. 卤键键长的变化、键能的强弱、键鞍点处的电子密度值与双卤分子的电负性有关.     

溶液中甲醇和二氯亚砜的化学反应

用B3LYP方法和SCIPCM模型(模拟溶剂效应)研究了甲醇和二氯亚砜在两种非极性(ε<15)和两种极性(ε>15)溶剂中的反应(最终产物为氯代甲烷和二氧化硫). 反应过程由反应(1)和反应(2)组成, CH3OS(O)Cl是反应(1)的主要产物和反应(2)的反应物. 反应(2)有“前面取代”(经过渡态TS3f)和“背后取代”(先经CH3OS(O)Cl的电离, 再经过渡态TS3b)两种机理. 计算表明, 在气相和四种溶剂中反应(1)和(2)都是放热反应, 反应(1)具有相同的反应途径(经过渡态→中间体→过渡态), 溶剂的极性对反应(2)有很大的影响. 在气相和非极性溶剂中, TS3f的能量比(CH3OSO++Cl-)离子对(中间体IM2)的能量低, 反应(2)应为前面取代机理; 在极性溶剂中, IM2和TS3b的能量都比TS3f低, 反应(2)应为背后取代机理.     

二水合甘氨酸两性离子复合体的结构和性能的理论研究

采用理论计算方法B3LYP, 在6-31++G**基组水平研究使甘氨酸质子化所需的最少水分子数目, 然后讨论水合两性离子复合体的结构和性能, 进而计算了二水合甘氨酸中性分子复合体(2W-GN)到二水合甘氨酸两性离子复合体(2W-GZ)的过渡态, 得到如下结论: (1)两个水分子可以使甘氨酸质子化, 能够形成稳定的二水合两性离子复合体. (2)甘氨酸与水分子之间通过氢键相互作用, 结合能较大, 复合体稳定; 在二水合甘氨酸复合体中, 水合甘氨酸中性分子比水合甘氨酸两性离子稳定. (3)由2W-GN到2W-GZ过程的反应活化能和氢键键能相近.     

光合反应中心原初电子转移机理的理论研究

用量子化学密度泛函B3LYP方法在3-21G水平上计算细菌光合反应中心原初电子给体P960和绿色植物PSⅡ光合反应中心原初电子给体P680的电子结构,然后研究轴向配位的组氨酸残基和周围蛋白质环境的影响,最后探讨其原初电子转移机理。计算结果表明：(1)细菌光合作用反应中心原初电子给体P960-h的HOMO主要是由与M分支相连的组成单元上原子的原子轨道组成,而它的LUMO则两个组成单元上原子的原子轨道都有贡献;PSⅡ反应中心中原初电子给体P680的HOMO和LUMO均主要由与D1蛋白相连的组成单元上原子的原子轨道组成。这些计算结果能够从反应中心最核心的部分-原初电子给体的电子结构方面解释Rps.uiridis反应中心和PSⅡ反应中心原初电子转移只沿一个分支进行的的途径选择性。(2)虽然与细菌反应中心原初电子给体超分子P960的两个细菌叶绿素分子形成轴向配位的组氨酸残基His并未参与超分子P960-h的HOMO和LUMO的组成,但是由于其轴向配位,使得P960-h的ELUMO显著地升高到高于辅助细菌叶绿素和去镁细菌叶绿素的相应值,使得原初电子转移反应能够顺利进行。否则原初电子转移反应很难进行。PSⅡ反应中心的情况,与细菌反应中心十分相似。(3)细菌反应中心辅助细菌叶绿素(ABChlb)中的Mg离子与最近的组氨酸残基His中的N原子的距离和原初电子给体P960中的相应的Mg-N的距离相似,因此同样应该考虑此轴向配位的组氨酸残基,此时原初电子转移反应是沿L分支从P960-h经ABChlb到去镁细菌叶绿素(BPheob)的两步电子转移过程。而PSⅡ反应中心的辅助叶绿素不存在His的轴向配位,这应是与细菌反应中心的重要区别之一,此时原初电子转移应是沿Dl分支从P680-h到Pheoa的一步电子转移过程,但同时也不能完全排除从P680-h到AChla到Pheoa的二步电子转移过程。