(AIN)+n和(AIN)-n(n = 1~15) 团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-31G*水平上, 对(AIN)⁺_n和(AIN)^-_n(n = 1~15) 团簇的几何构型、红外光谱和热力学稳定性进行了研究, 并对它们的电离能及电子亲和能进行了讨论. 结果表明: (AIN)_n团簇的电荷状态对簇合物的结构有较大影响, 随着n的增大影响逐渐减小; 所有平衡结构中不存在Al-Al和N-N键, Al-N键是惟一键型;(AIN)⁺_n和(AIN)^-_n结构稳定性幻数与(AIN)_n相同, 即n = 2, 4, 6, …等偶数结构较为稳定; (AlN)₁₀团簇具有最大的电离能(IP = 9.14 eV)和最小的电子亲和能(EA = 0.19 eV), 较其他团簇更稳定.     

镧对保卫细胞质膜内向钾通道的作用研究

用膜片钳全细胞记录方式研究了La³⁺对蚕豆气孔保卫细胞质膜内向钾通道(K⁺_in)电流的影响. 结果表明, 在细胞外液和细胞内液中的La³⁺对K⁺_in电流都产生抑制作用, 说明在保卫细胞质膜K⁺_in通道的细胞膜外侧和内侧存在La³⁺的结合位点; 在细胞外La³⁺对K⁺_in电流的阻断常数K_i为(2.56±0.25) mmol/L, 在细胞内La³⁺对K⁺_in电流的阻断常数K_i为(1.18±0.11)×10^−15 mol/L, 可见La³⁺在细胞内比细胞外对K⁺_in电流产生更强的抑制作用, 也说明在蚕豆保卫细胞质膜K⁺_in通道, 细胞膜内侧比外侧存在更强的La³⁺结合位点. 离子通道的活性变化与植物叶片上的气孔运动和植物水分状况密切相关, 这提示稀土对于调节植物的水分散失, 增强植物耐旱性可能具有潜在的应用价值.     

(AlN) n团簇的结构与稳定性

用飞行时间质谱法观察到AlN⁺,Al₂N₂⁺等团簇的存在.结合密度泛函理论的B3LYP/6-31G^* 方法,对(AlN)_n(n = 1~15)团簇的几何构型、电子结构和振动频率等性质进行了优化计算,讨论了化学键的特征和热力学稳定性,解释了实验质谱.结果表明:在(AlN)_n团簇的基态结构中,不存在Al?/FONT>Al和N?/FONT>N键, Al?/FONT>N键是惟一键型; (AlN) _n结构稳定性的幻数为: 原子数为4, 8, 12, 16, 20, …等4的倍数.     

用锇胺分子氢探针以竞争模式研究金属抗癌剂与核苷酸的作用

早期的工作表明很多亲核试剂可以置换trans-[en₂Os(η²-H₂)D₂O]²⁺(称其为探针)中的D₂O,导致其特征H₂的¹H NMR负区化学位移发生变化. 如果亲核试剂与探针的键合常数可以测得, 则它与其他金属离子的键合常数也可方便地求出. 运用此探针以竞争模式系统研究了Cp₂TiCl₂, R₂SnCl₂, 抗癌药物顺铂等与dGMP之间的作用, 详细诠释了它们的竞争键合、组分变化、键合常数之间的定量关系, 论述了不同药剂与dGMP结合的差异. 结果表明, 在探针与dGMP的体系中加入药物后, 药物和探针对dGMP的咪唑氮N₇和磷酸氧两个位点进行竞争结合. 对于Cp₂TiCl₂, Ti与磷酸氧、咪唑氮均有明显的结合; 而(CH₃)₂SnCl₂与dGMP的磷酸氧有明显键合, 与咪唑氮则甚少结合. 探针与N₇的键合将导致它对同一dGMP分子上磷酸氧的键合能力减弱. 研究这些抗肿瘤金属络合物与单核苷酸、尤其是DNA的基本单元dGMP之间的作用, 对于阐明络合物与DNA键合模式是重要的. 预期这一结论同样适用于其他金属络合物与核苷酸的键合.     

抗癌药物cis-[Pt(NH3)(2-picoline)]2+与DNA加合物的结构和成键特征

利用分子力学、分子动力学、分子力学与量子化学相结合(Oniom)以及量子化学等多种方法研究了抗癌药物cis-[Pt(NH₃)(2-picoline)]²⁺与DNA片段d(ATACATG^*-G^*TACATA)·d(TATGTACCATGTAT)的加合物的几何构型和电子结构. 结果表明Oniom方法优化得到的构型与NMR实验测定的结构最为接近, Pt配合物与DNA中相邻的两个鸟嘌呤的N7原子形成较强化学键, 从而导致DNA的构型发生较大的变化. 同时, 配合物中NH₃的一个H与其邻近的鸟嘌呤的O6间形成的氢键也是影响Pt配合物与DNA加合物几何构型的重要因素. 上述化学键、氢键以及药物与碱基的甲基间的相互作用是药物分子能够对DNA进行识别的重要基础.     

[HgX2]n纳米微粒的吸收光谱、Rayleigh散射和共振Rayleigh散射光谱

研究了Hg²⁺与Cl^-, Br^-和I^-在不同条件下反应产物的组成和存在型体以及它们的吸收光谱、Rayleigh散射和共振Rayleigh散射光谱特征. 结果表明, 在适当条件下反应产物将以聚集体[HgX₂]_n的纳米微粒存在, 其平均粒径随X-离子半径的增大而增大. [HgCl₂]_n粒径小于4 nm, [HgBr₂]_n和[HgI₂]_n分别等于9和70 nm. 它们的吸收光谱也随X-离子半径的增大而逐渐红移. 前两者的吸收带位于紫外区, 而[HgI₂]_n在可见区有明显的吸收. 三者中只有[HgI₂]_n能产生强烈的共振Rayleigh散射(其特征散射峰为580 nm). 因此, 较大的粒径、界面的形成以及散射位于吸收带中是导致共振散射增强的根本原因. 而[HgI₂]_n纳米微粒的量子呈色效应和分子吸收光谱以及仪器因素(主要是光源的发射光谱特征和检测器的信号响应曲线), 是影响其共振散射光谱特征的重要因素.     

Co2+OH2/Co3+OH2 电子转移反应性的理论研究

提出了研究Co²⁺OH₂/Co³⁺OH₂反应体系电子转移反应性的接触距离依赖关系的分析方案和ab initio计算的应用方法,并讨论验证了此方案及其相应模型的可行性,分析了有关动力学量的接触距离依赖关系.详细的结果表明,用精确PES法得出的活化能与用非谐振子势得出的活化能吻合较好,它们明显优于谐势模型.对分布函数随接触距离从1.20~0.35nm改变而从10^-2变到10^-5.偶合矩阵元随接触距离的增加呈指数性降低.有效电子偶合要求接触距离＜0.75nm.在0.50~0.75 nm范围内,相应的电子发射系数值在1.0~10^-6之间.电子因子使得定域ET速率也指数性的随接触距离的增加而降低,而对分布函数对总电子转移速率的贡献与电子因子的贡献则相反.球平均ET速率随接触距离的变化呈抛物线变化,并在接触距离为0.5 nm时有最大值.此最大值与总观测ET速率非常接近.对于此偶合体系,气态时ET速率是10⁶L·mol^-1·s^-1.进一步来说,实验上难于确定此类水合体系尤其是未饱和中间组分的电子结构和PES,ab initio算法在讨论其ET反应性方面能起到一个有效的辅助作用.     

非对称陀螺自由基分子光谱的标识分析——NO2基振动态纯转动光谱分析

系统阐述了非对称陀螺分子光谱的标识分析工作涉及的一些关键理论问题,包括有效Hamilton量、表象和基矢、能级识别、跃迁选择规则、相对强度和Zeeman调制率等,并在有效Hamilton量中引入高阶离心畸变项,大大提高了计算精度,并使高转动量子数跃迁的标识分析成为可能.作为应用实例,对¹⁴N¹⁶O₂基振动态的零场和磁共振谱进行了统一分析(global analysis),获得了迄今为止最精确、最完整的¹⁴N¹⁶O₂基振动态分子结构参数,并对Curl和Brown等人过去未能标识的¹⁴N¹⁶O₂高转动量子数跃迁远红外激光磁共振谱线进行了成功标识.     

MRCI及其近似方法下C2分子X1Σ+g, B1Δg和 B′1Σ+g态的势能曲线

运用MRCI及其近似方法计算得到C₂分子X¹Σ⁺_g, B¹Δ_g和B′¹Σ⁺_g 3个电子态的势能曲线, 并以FCI方法为基准, 考察比较各种方法的优缺点. MRCI计算与FCI计算几乎不存在差别, 在FCI计算不现实的情况下, MRCI计算足以作为基准考验其他计算方法. 多种近似方法均能达到化学精度, 并提出一个有效的选择参考组态的方法, 提高MRCI计算效率的同时, 保证计算的精确性.     

新的99mTc标记σ受体肿瘤显像剂

采用整体法设计合成了新的^99mTc标记的配合物[N-[2-((2-oxo-2-(4-(3-phenylpropyl) piperazin-1-yl)ethyl)(2-mercaptoethyl)amino)acetyl]-2-aminoethanethiolato]technetium(Ⅴ) oxide (PPPE-MAMA′-^99mTcO)([^99mTc]-2)及其相应的铼配合物(PPPE-MAMA′-ReO)(Re-2). 竞争结合实验表明Re-2对σ₁和σ₂受体有中等亲和力, K_i值分别为8.67 ± 0.07和5.71 ± 1.88 μmol/L; 荷MCF-7人乳癌裸鼠尾静脉注射[^99mTc]-2后0.5 h, 4 h, 20 h采集平面图像, 20 h时可以看到肿瘤部位有放射性浓集, 共同注射[^99mTc]-2和抑制剂氟哌啶醇(1 mg/kg)后显像, 20 h时肿瘤部位无明显放射性浓集; 体内生物分布结果显示, 注射后24 h肿瘤中的放射性摄取为0.14% ± 0.01% ID/g, 肿瘤/肌肉比为6.02 ± 0.87. 上述结果表明: 虽然用整体设计法对前体化合物的结构进行了较大修饰, 但得到的^99mTc-配合物([^99mTc]-2)在肿瘤内仍有一定的浓集, 与σ₁和σ₂受体仍保持一定的亲和力. 在此配合物的基础上, 对其进行进一步的结构修饰有可能得到对σ受体亲和力更高的肿瘤显像剂.     

2,4-双(3,5-二甲基吡唑)-6-甲氧基均三嗪及其镍锌配合物的合成与晶体结构

通过三聚氯氰的甲氧基化、肼基化及与乙酰丙酮的缩合这种新的简单、通用的方法合成了2,4-双(3,5-二甲基吡唑)-6-甲氧基均三嗪(bpt),在甲醇溶液中与Ni(ClO₄)₂·6H₂O,Zn(ClO₄)₂·6H₂O作用,分别得到了单核二元镍配合物[Ni(bpt)₂](ClO₄)₂·H₂O和三元锌配合物[Zn(mpt)₂(dmp)](ClO₄)₂(mpt=2,4-二甲氧基-6-(3,5-二甲基吡唑)均三嗪,dmp=3,5-二甲基吡唑).mpt和dmp为bpt在Zn²⁺作用下的醇解产物,提出了该反应的可能机制.用X射线衍射法测定了配体的水合高氯酸盐[Hbpt·H₂O·ClO₄]及镍锌配合物的晶体结构.[Hbpt·H₂O·ClO₄]中质子位于一侧吡唑环的2-位N上,Hbpt呈共面cis-cis构型,以锯齿状排列成层状结构,层间依靠非质子化吡唑环间的p-p重叠连接.[Ni(bpt)₂](ClO₄)₂·H₂O中bpt以三齿径向方式与Ni配位,[Ni(bpt)₂]²⁺配阳离子呈压扁的八面体构型,4个吡唑氮原子构成赤道平面,2个均三嗪氮原子占据轴向顶点.[Zn(mpt)₂(dmp)](ClO₄)₂中Zn²⁺离子为五配位的三角双锥的配位构型,均三嗪及dmp的3个氮原子位于赤道平面,mpt的2个吡唑氮原子位于轴向位置.     

FTIR-ATR原位观测Mg(NO3)2气溶胶

利用FTIR-ATR(傅里叶变换红外-衰减全反射)原位光谱技术在分子水平上研究了ZnSe基底上Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒的潮解和风化过程. 根据FTIR-ATR光谱的演变可知, Mg(NO₃)₂气溶胶在潮解过程中经历了复杂的相变: 相对湿度(relative humidity, RH)接近3%时, Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒为无定型水合物; 稍微升高相对湿度, 无定型颗粒转化为Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体, 并且在其表面逐渐形成热力学稳定的Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体; 相对湿度达到Mg(NO₃)₂·6H₂O的饱和点(53% RH)时, Mg(NO₃)₂·6H₂O开始溶解, 同时, 内核Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体在其表面持续转化为Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体, 导致固态气溶胶颗粒全部潮解时的相对湿度延迟到76%. 风化过程中, Mg(NO₃)₂液滴随相对湿度的降低逐渐失水进入过饱和区域; 相对湿度降至5%以下时, 形成无定形颗粒. 在过饱和Mg(NO₃)₂液滴的FTIR-ATR光谱中, NO₃^-对称伸缩振动(v₁- NO₃^-)的吸收强度明显增加, 是溶剂共享离子对, 甚至接触离子对持续形成的结果.     

新型Ca2+探针用于5-HT诱导细胞钙动员的机制

采用激光共聚焦技术分别进行了新型Ca²⁺荧光试剂STDIn与Fluo-3对胃底平滑肌细胞的标记及其对胞内游离Ca²⁺浓度变化的响应等特性的研究. 结果表明, 与Fluo-3不同, 新型Ca²⁺荧光试剂STDIn对胞浆Ca²⁺具有靶向性, 是一种真正的胞浆Ca²⁺荧光探针, 对5-羟色胺(5-HT)诱导的胞内游离Ca²⁺浓度变化的响应更灵敏迅速. 应用STDIn对5-HT诱导胃底平滑肌细胞内游离Ca²⁺动员的机制研究发现, L型钙通道拮抗剂Mn9202对5-HT升高[Ca²⁺ ]_i有明显的抑制作用; 使用蛋白激酶(protein kinase C, PKC)抑制剂D-Sphingosine孵育后, 再加入5-HT胞内荧光强度明显升高, 而以磷脂酶(phospholipase C, PLC)抑制剂Compound48/80孵育后, 5-HT则不再引起荧光强度的变化. 表明5-HT通过促进外钙内流和内钙释放使[Ca²⁺ ]_i升高; 在胃底平滑肌5-HT升高[Ca²⁺]_i是通过5-HT₂受体介导的IP₃/Ca²⁺和DG/PKC双信使途径; 5-HT通过L型钙通道促进外钙内流; Mn9202亦能通过拮抗5-HT受体而起到抑制5-HT促胞内钙释放的作用.     

Na+/Ca2+交换调节的La3+跨淋巴细胞膜的定量研究

利用荧光浓度指示剂fura-2研究了La³⁺能否利用Na⁺/Ca²⁺交换系统进入人外周血淋巴细胞以及La³⁺Na⁺/Ca²⁺交换的影响. 并首次用此方法研究了La³⁺能否在细胞器(主要为内质网和线粒体)中蓄积. 实验结果表明, 用乌本苷预处理细胞并在无Na⁺介质中测试, 可明显观察到La³⁺跨膜进入淋巴细胞, 而且胞内La³⁺的浓度与胞外的La³⁺浓度成正比. 但当胞外La³⁺浓度大于0.4 mmol/L时, 不再观察到340/380 nm荧光比值的变化, 此时细胞内La³⁺浓度约为1.5×10^-12mol/L. 当La³⁺浓度较大时(0.1 mmol/L)抑制Na⁺/Ca²⁺交换操纵的Ca²⁺的进入, 而较低浓度(0.01 mmol/L)时却刺激Ca²⁺进入. 另外从实验结果可推测La³⁺可以被依赖ATP的质膜钙泵泵出胞外. 胞内钙库用离子霉素耗竭后, La³⁺内流过程中再次加入离子霉素后, 可明显观察到340/380 nm荧光比值增大, 说明La³⁺在细胞器中有一定程度的蓄积. 在模拟胞内离子组分的缓冲液中(pH = 7.05), fura-2对La³⁺的检测限为10^-12mol/L, 对Ca²⁺的检测限为10^-8 mol/L, 并测得fura-2-La³⁺的络合比为1∶1, 表观离解常数为1.7×10^-12 mol/L.     

LnBaB9O16︰Pr3+(Ln=La,Y)中Pr3+的双光子发射

在216nm紫外光激发下, LnBaB₉O₁₆︰Pr³⁺中的Pr³⁺离子可以发生双光子发射;稀土离子在LnBaB₉O₁₆中处于非中心对称格位,Pr³⁺离子的4f5d能态高于¹S₀能级,可以发生从¹S₀能级到中间能态及基态的双光子跃迁发射;LaBaB₉O₁₆中与稀土离子近邻的硼酸根离子为BO₄,相应的B—O振动频率较低,³S₀与¹D₂之间的无辐射跃迁几率比较小,可以出现从³S₀能级的发射.在YBaB₉O₁₆中,Pr³⁺的4f5d能态低于¹S₀能级,不能发生双光子发射.     

355 nm激光烧蚀LiMn2O4反应产物的飞行时间质谱

采用角分辨飞行时间质谱法研究了355 nm脉冲激光烧蚀LiMn2O4的反应. 在较低激光能量密度(0.8 J·cm^-2)测得的离子和中性烧蚀产物主要有Li, O, LiO, LiO₂ , Mn, Li₂, Li₄, Li₆, LiMn, MnO, MnO₂等. 激光能量密度较大时, 烧蚀产物中的氧化物不仅相对量增加, 而且物种更加丰富. 它们的飞行时间谱可用带质心速度的Maxwell-Boltzmann分布函数拟合. 烧蚀产物Li, LiO, LiO₂ 和 Mn存在能量密度表观阈值, 并且离子产物的阈值比相应的中性产物高. 烧蚀产物中原生离子和中性产物的空间角分布可用cosⁿ θ 或θ cosθ+(1-δ)cosⁿθ拟合. 此外, 对355 nm脉冲激光对LiMn₂O₄的烧蚀机理进行了讨论.     

(CH3)3CO + CO反应机理的理论研究

用量子化学密度泛函方法, 在B3LYP/6-31G^*水平下研究了叔丁基氧自由基(CH₃)₃CO和一氧化碳CO气体的反应机理. 为了得到更可靠的能量值, 在CCSD(T)/6-31++G^**水平下做了单点能计算. 研究表明, 该反应是一个多通道反应. (CH₃)₃CO自由基与CO作用主要生成(CH₃)₃C + CO₂. 这对于消除大气污染起到一定的作用.     

高分辨光解碎片平动能谱研究C2H5I的紫外光解

利用新研制的小型光解碎片平动能谱仪(飞行距离仅5 cm), 研究了在279.71, 281.73, 304.02和304.67 nm等四个波长下C₂H₅I的光解动力学. 在I*(²P_1/2)、I(²P_3/2)的不同光解通道, 获得了分辨出一些振动峰的平动能谱. 这些振动峰归属于光解碎片C₂H₅I的(v₂ = 0, 1, 2,…)各伞形振动激发态(v₂, 540 cm-1), 得到了这些振动激发态的布居. 并且, 获得了C₂H₅I中C—I键的解离能D₀(C—I) = 2.314 ± 0.03 eV. 还得到了C₂H₅I在上述波长下光解后的能量分配: 对于I*通道, 在281.73, 304.02 nm下, 内能占可资用能的比例分别为22.1%, 22.4%;对于I通道, 在279.71, 304.67 nm下, 分别为25.2%, 25.9%. 这些比例值更为可靠, 因将一些振动峰分辨.     

Rh/SiO2催化剂上氢物种的1H MAS NMR研究

采用¹H MAS NMR技术,分别对不同温度(773和973 K)、不同气氛(氢气、氧气、氦气及空气)条件下处理的SiO₂和Rh/SiO₂催化剂上的氢物种和含氢物种进行了研究.在SiO₂及经氧气处理的催化剂上,检测到了位于约7.0,3.8~4.0,2.0及1.0~1.5处的一系列信号,它们可分别归属为强吸附H₂O,物理吸附H₂O,SiOH及受SiO₂晶格氧缺陷位屏蔽影响的SiOH.而在经氢气处理的催化剂上,除了上述诸信号外,还检测到了位于3.0和0.0处的低场信号及约位于-110处的高场信号.其中,低场信号分别归属为弱吸附在载体SiO₂中的桥式晶格氧处的氢物种(溢流氢物种)和晶格氧缺陷处的氢物种(Si-H物种),而高场信号则同时归属为解离吸附在Rh上的可逆吸附氢物种和不可逆吸附氢物种.经氢气处理的催化剂上,可能还形成了另外一种以独特的“离域氢”形式存在于Rh上的解离吸附氢物种(b氢物种). 该氢物种应具有-20~-50的化学位移,但其信号因被低场信号的自旋边带掩盖而未能在1H MAS NMR实验中直接观察到.溢流氢物种和Si-H物种由可逆吸附氢物种和/或b氢物种从Rh上向邻近的载体SiO₂迁移而形成.高温对于氢溢流过程更为有利.     

N-取代氨乙基膦酸为配位中心的Keggin型杂多酸

用N-取代的β--氨乙基膦酸R₂R′N+CH₂CH₂PO₃H-(R=R′=H;R=Me,R′=H;R=R′=Me; R=H,R′=Me₂CH;R=H,R′=CH₃(CH₂)₂CH₂)为配位中心合成了系列P︰W比为1︰12的有机膦-钨杂多酸,用元素分析、红外、紫外光谱、TG和DSC热分析对其进行了结构表征.结果表明,这些有机膦杂多酸具有Keggin型结构,可表示为N⁺CH₂CH₂PO₃HZ^-·W1₁₂O₃₆·nH₂O.其中铵离子有机侧链R₂R′N⁺CH₂CH₂与膦酸根PO₃H^-一起参与构成杂多阴离子的一级结构,即整个有机膦酸一体作为了杂多阴离子的核心或配位中心.有机膦酸的取代基对杂多酸的结晶水量有显著影响.