C59XH (X＝N, B)自由基加成区域选择性的理论研究

用半经验的AM1方法, 对C₅₉XHCl_2n (X＝N, B; n＝1～2)和C₆₀H₂Cl_2n (n＝1～2)的异构体进行几何构型全优化和振动频率计算, 结合密度泛函B3LYP/6-31G*单点能计算确定各异构体的相对稳定性. 对比C₅₉XH (X＝N, B)和C₆₀H₂的H₂加成方式, 计算结果表明H₂或Cl₂加在碳笼官能化部分的邻近位置在能量上都是有利的; C₅₉NH和C₅₉BH自由基多加成物区域选择性的差别可归因于N原子和B原子电子性质的不同; 立体效应是导致H₂和Cl₂加成方式不同的主要原因.     

C59XH(X=N,B)与1,3-丁二烯Diels-Alder环加成反应的区域选择性

应用半经验的AM1和密度泛函B3LYP/6-31G*方法对1,3-丁二烯与C59XH(X=N, B) Diels-Alder环加成反应的区域选择性进行理论研究, 选择一些有代表性的C59XH(X=N, B)的6—6键探讨环加成反应的机理. 1,3-丁二烯与C59NH进行的Diels-Alder反应, 随着加成位置远离C59NH的N原子, 活化能越来越低, 但都比1,3-丁二烯与C60相应反应的活化能高. 与此相反, 对于1,3-丁二烯与C59BH进行的环加成反应, 加成位置最靠近B原子的2,12/r-和2,12/f-过渡态的势垒最低, 并且比1,3-丁二烯与C60进行环加成反应的活化能约低18 kJ·mol-1, 其产物也是热力学最稳定的. 与C60相应的反应相比, C59NH和C59BH中N和B原子不同的电子性质对其邻位双键进行Diels-Alder环加成反应的活性产生了不同影响, 前者使反应活性降低, 后者使反应活性增强.     

C59XH（X=N,B）与1,3-丁二烯Diels-Alder环加成反应的区域选择性

应用半经验的AMI和密度泛函B3LYP/6-31G*方法对1,3-丁二烯与C59XH(X=N,B)Diels-Alder环加成反应的区域选择性进行理论研究,选择一些有代表性的C59XH(X=N,B)的6-16键探讨环加成反应的机理.1,3-丁二烯与C59NH进行的Diels-Alder反应,随着加成位置远离C59NH的N原子,活化能越来越低,但都比1,3-丁二烯与C60相应反应的活化能高.与此相反,对于1,3-丁二烯与C59BH进行的环加成反应.加成位置最靠近B原子的2,12/r-和2,12/f-过渡态的势垒最低,并且比1,3-丁二烯与C60进行环加成反应的活化能约低18 kJ·mol-1,其产物也是热力学最稳定的.与C60相应的反应相比,C59NH和C59BH中N和B原子不同的电子性质对其邻位双键进行Diels-Alder环加成反应的活性产生了不同影响,前者使反应活性降低,后者使反应活性增强.     

富勒烯衍生物C50X(X=SiH2,PH,S)的结构及稳定性的理论研究

用从头算HF/3-21G方法研究了C50的环加成衍生物C50X(X=SiH2, PH, S)所有可能的异构体的结构与稳定性, 计算结果表明, SiH2基团、PH基团与S原子在C50上环加成的优先加成位置相同, 都为C3—C4类键和C4—C4类键, 并且相应形成[5,6]-闭环和[5,5]-闭环结构的最稳定异构体; 决定C50X(X=SiH2, PH, S)各异构体稳定性的主要因素, 因加成位置以及发生加成反应的C—C键的单双键类型的不同, 可能是张力、共轭效应或者二者的共同作用. 进一步比较了C50X(X=SiH2, PH, S)与C50X(X=CH2, NH, O)的结构和稳定性等, 并总结出规律性的结论, 即加成原子的大小和加成位置C—C键的类型是影响形成开环或闭环结构的C50环加成衍生物的两种主要因素.     

C36H2异构体的稳定性及其加成位置选择性的研究

使用AM1和PM3两种半经验方法,对所有的C₃₆H₂异构体实行非对称性限制的全优化,并结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性.在此基础上,通过分析加成位置与异构体稳定性之间的关系,得出三条加成位置选择性的规律.最后,利用π-轨道轴矢量(POAV)方法计算了反应前后碳笼中张力的变化.张力与键级分析的结果表明加成位置选择性的规律不是由碳笼释放的张力决定的,而是由C₃₆H₂体系的总共轭性质决定的.     

B(C6 F5)3催化吲哚与苯乙炔的区域选择性加成

使用B（C₆F₅）₃替代稀有金属催化剂,实现了绿色、无毒、温和催化吲哚与苯乙炔的加成反应.对吲哚不同位置带有取代基的底物进行拓展,在室温条件下高产率获得了一系列双吲哚烷烃.对机理的初步探究表明,反应首先从苯乙炔被B（C₆F₅）₃活化开始,而后依次受到两分子吲哚进攻,经马氏加成得到相应产物.根据探究结果,给出了可能的反应机理.     

C_(59)F_(2n)HN(n=1,2)异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用MNDO和AM1两种半经验方法,对C59F2nHN (n = 1, 2) 的异构体进行几何构型全优化,结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性。计算结果表明,C59HN的F加成物的立体选择性规律与C60的不同,最稳定异构体不是1-2加成物。C59F2HN的最稳定异构体是1-4加成的6, 18-或12, 15-异构体; C59F4HN的最稳定异构体是1-4,1-4加成的6, 18; 12, 15-异构体,其能量远小于其它各异构体的能量。N原子取代碳笼骨架C原子后,改变了碳笼F加成物的立体选择性规律。     

一些富勒烯C60双加成物稳定性的理论研究

Ｃ6 0 具有 30个等同的可参与化学反应的活泼双键 ,制备并表征富勒烯多加成产物是富勒烯化学中最前沿的课题之一 .Ｈｉｒｓｃｈ等[15 ]通过研究Ｃ6 0 亚甲基加成反应 ,提出了双加成物立体选择性的一般规律 .我们在Ｃ6 0 氧加成方面做了类似的研究工作[6 8].本文选取几类富勒烯环双加成衍生物即富勒烯氧化产物Ｃ6 0 Ｏ2 [6 ]( 1 )、富勒烯含氮衍生物Ｃ6 0 (ＮＨ) 2 [5 ]( 2 )、富勒烯含吡咯环衍生物Ｃ6 0 (ＣＨ2 ＮＨＣＨ2 ) 2 [9]( 3)和富勒醇前体Ｃ6 0 (ＳＯ4) 2 [10 ]( 4)作为模型分子进行理论研究 ,以探寻富勒烯多加成反应的一般性规律 .…     

自由基C59N及双体(C59N)2的理论研究

用INDO系列方法对自由基C59N及双体(C59N)2进行了理论研究,结果表明: N的掺入使C60笼发生畸变, N向笼外突出, 碳氮6-6键上的C自旋密度较大, 两C59N自由基在这个碳上以C-C单键连接形成双体为C2h, C2v对称性。其中C2v构型更稳定, 且N与附近的三个碳均以单键连接。理论计算的电子光谱与实验吻合较好。(C59N)2易分解为单体C59N。     

Evans手性助剂控制的不对称Michael加成立体选择性研究(Ⅱ)

手性助剂控制的不对称反应是不对称合成的重要方法之一.以Evans手性助剂控制的Michael受体1为底物,在FeCl3催化下,通过不同格式试剂对其进行Michael加成,一步反应得到了一系列含两个手性中心的Michael加成产物2a～2h.获得了较高的立体选择性,其中化合物2d和2e得到了de值高达98%的非对映选择性.研究结果表明,亲核试剂的空间位阻是影响产物立体选择性的主要因素.     

Regioselectivity of 1,3-Butadiene Diels-Alder Cycloaddition to C59XH (X=N, B)

The regioselectivity of Diels-Alder cycloaddition of 1,3-butadiene to C₅₉XH (X=N, B) has been studied theoretically by means of the semiempirical AM1 and DFT (B3LYP/6-31G^*) methods. The mechanisms of the cycloaddition on some selected 6.6 bonds of C₅₉XH (X=N, B) have been analyzed. For C₅₉NH, the activation energies become lower with the addition site increasingly farther from the N atom; however, they are all higher than that of the reaction of 1,3-butadiene with C₆₀. In contrast to C59NH, for the cycloaddition to C₅₉BH, the activation energies corresponding to 2,12/r- and 2,12/f-transition states, in which the addition sites are the nearest ones to the B atom, are the lowest ones, and are lower than that of the reaction of 1,3-butadiene with C₆₀ by over 18 kJ·mol⁻¹, and the products corresponding to these two transition states are the most stable ones. The different electronic natures of N and B atoms results in different effects on the Diels-Alder reactions of 1,3-butadiene with C₅₉NH and C₅₉BH; the former makes the reactivity of C₅₉NH reduced and the latter makes the reactivity of C₅₉BH enhanced, relative to that of C₆₀.     

C59(CHPh2)N的电子结构、UV-Vis光谱、NMR谱及非线性光学性质的理论研究

用INDO系列方法对由(C₅₉N)₂和CH₂Ph₂合成的第一个C₅₉N衍生物C₅₉(CHPh₂)N进行了理论研究,得到了C₅₉(CHPh₂)N的稳定分子构型,表明C₅₉(CHPh₂)N为Cs对称性,并在此基础上讨论了C₅₉(CHPh₂)N的UV-Vis光谱、NMR谱.计算表明C₅₉(CHPh₂)N的二阶非线性光学系数β_μ较大.     

Calculations on nonlinear second-order optical susceptibility of substituted fullerenes C 59X(X = B,N)

The second-order nonlinear susceptibility β of substituted fullerenes C ₅₉ X (X = B, N) is calculated by using the Su-Schrieffer-Heeger (SSH) model and the sumover-states (SOS) method. Obtained results indicate that the substituted doped balls C ₅₉ X have larger β values than C ₆₀/N, N-dicthylaniline and pure C ₆₀. The large second-order nonlinearities of C ₅₉ X stems from the large change in dipole moment accompanied by intramolecule charge transfer transitions and the relatively low-lying charge transfer excitation energies.     

C59H3N异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用MNDO,AM1和PM3三种半经验方法对C59HN所有1-2,1-4和1-6氢加成物C59H3N的异构体进行几何构型全优化,结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性,计算结果表明,C59HN氢加成物的立体选择性规律与C60和C60H2的不同,最稳定异构体不是1-2加成物,而是1-4加成的6,18-或12,15-异构体,次稳定异构体为1-2加成物,三种半经验方法计算得到的两者能量差为13～15kJ/mol,N原子取代碳笼骨架C原子后,改变了碳笼氢加成物的立体选择性规律.     

HNCS与CX(X=H,F,Cl)自由基反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论的UB3LYP方法,在6-31 G^*水平上按BERNY能量梯度解析法全参数优化了HNCS与CX(X=H,F,Cl)反应势能面上各驻点的几何构型,通过同一水平的振动频率分析确认了中问体和过渡态,并得到各驻点的零点能校正(Ezpc)．通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了反应物、中间体、过渡态和产物的相关性并得到最小能量途径(MEP)．为了得到体系势能面的更准确信息,在各驻点的UB3LYP／6-31 G^*构型基础上,又进行了UQCISD(T)／6-311 G^**水平上的单点能计算,得到体系的势能面信息和可能的反应机理．应用变分过渡态理论及最小能量途径半经典绝热基态(MEPSAG)、小曲率半经典绝热基态(SCSAG)隧道效应校正的方法计算了标题反应在250～1500K温度范围内的速率常数．研究结果表明,HNCS与CX自由基反应是通过分子间H原子迁移及N—C键的断裂,生成产物CS NCXH．反应均为放热反应．