烷烃电离能和生成焓的相关性

根据化合物形成过程中价电子能量变化与生成焓之间的关系, 推导出烷烃的生成焓和电离能之间的关系. 以21个烷烃化合物为模型将实验测定的电离能与标准生成焓进行直接关联, 证实了模型方程的适用性, 所得回归方程的相关系数达到0.9999, 估算值与实验值之间的标准偏差仅为0.03 eV. 同时还利用实验测定的标准生成焓对一系列烷烃的电离能作了预测.     

单取代烷烃定量结构-保留相关研究中的分子结构分区处理方法

将单取代烷烃RX(X=卤素,OH,SH,NH2等)分子结构分为两个区域(R和X)来提取分子结构参数,从三方面影响因素(烷基R、取代基X、R与X的相互作用)来定量关联RX的气相色谱保留时间。实验测定了37种单取代烷烃RX的气相色谱保留时间,并以键连接矩阵特征根之和EVM、烷基极化效应指数PEI、取代基质量分数w和取代基上氢原子所带部分正电荷ΔNH 4个参数为变量,建立了定量结构-保留相关模型。该模型具有良好的预测能力和外推能力,对醇在不同色谱柱上的保留指数进行了预测,结果与测定值符合得较好。     

单取代烷烃电离能的估算

根据量子力学微扰理论,将单官能团取代甲烷(MeZ)和单官能团取代烷烃(RZ)分别当作未微扰体系和同扰体系,则后者的第一电离能Ip~1~(~R~Z~)可由下式估算：Ip~1~(~R~Z~)＝Ip~1~(~M~e~Z~)＋7.1702△qz－1.3949△PEI。其中Ip~1~(~M~e~Z~)为取代甲烷的第一电离能,△qz为RZ和MeZ分子中Z上面的部分电荷之差,△PEI为基团R和Me的极化效应指数(PEI)之差。对10类单官能团取代烷烃的61个化合物计算结果表明,计算值和实验值之间的平均相对误差仅为0.20%。     

计算烷烃异构体生成焓的新方法

基于作者提出的诱导极性叠加原理,设计了包括与诱导极性叠加总量要关的能量项的烷烃异构体的标准生成焓估算的新方法。与前人方法比较,它具有较高的计算精度,较少的参数,各参数物理意义明确,而且理论上可以推广到含多种杂原子的衍生物的标准生成焓的计算。     

有机同秩物概念及单取代烷烃同秩物生成焓和电离能变化规律

提出了“有机同秩列”、“有机同秩物”、“有机同秩异构体”等概念体系,并以单取代烷烃同秩物Xi-（CH2）/-H（Xi=F、CI、Br、I、NO2、CN、NC、OH、NH2、SH、COOH、CHO）为例,对其气相标准摩尔生成焓（△rHm）、电离能（IP）的结构-性能关系进行了研究,分别对j=2～8的七组同秩物的生成焓及j=2～4的三组同秩物的电离能建立了数学模型：△rHm（j）=a＋b△iHm（1）＋cPEI（R）和IP（j）：a＋bIP（1）＋bPEI（R）,得到了有意义的结果．研究表明,从有机同秩物的角度可以建立一种新的分子结构．性能相关方法,它与有机同系物方法相互独立又互为补充．本文提出的概念体系不仅增加了新的有机化学理论和概念,还为有机物结构-性能变化规律的研究开辟了新视角．     

计算多氯代烷烃异构体生成焓的新方法

在我们提出诱导极性叠加原理并用以解释同分异构体稳定性及设计烷烃异构体标准生成焓计算新方法的基础上,进一步设计了含多个杂原子体系的取代烷烃——氯代烷烃异构体生成焓的五参数的新方法.与目前应用较广的九参数的基团加和法相比,计算精度高、预报性好,其预报的均方根误差、平均误差比实验数据的相应偏差还要小.而且,特别重要的是,由于所用的参数少,它在理论上可以推广到含各种杂原子或基团以及多种杂原子或基团共存的化合物生成焓的计算.     

用扩展的Istomin-Palm模型估算双向延伸化合物R1-Y-R2生成焓

Istomin和Palm曾提出用模型Δ_fH⁰(RX)=h[R]+h[X]+φ[R]φ[X](式中h[R]和h[X]分别为烷基R 和取代基X对单取代烷烃生成焓Δ_fH⁰(RX)的贡献, φ[R]φ[X]则表示R与X之间的相互作用对Δ_fH⁰(RX)的贡献)来表示单取代烷烃生成焓Δ_fH⁰(RX). 对于双向延伸化合物R1-Y-R2, 其取代基Y位于分子链的中间, 与两个烷基(R1和R2)相连. 此类化合物分子内取代基与烷基之间的相互作用, 较单取代烷烃的相比更为复杂. 因此, Istomin-Palm模型在R1-Y-R2体系中应用必须进行修正. 本文把取代基Y、烷基R1和R2三者之间的相互作用对R1-Y-R2类化合物生成焓Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献分为三部分: R1Y与R2之间的相互作用(φ[R2]φ[R1Y]), YR2与R1之间的相互作用(φ[R1]φ[YR2]), 以及两烷基R1与R2之间的相互作用(ψ[R1]ψ[R2]). 用以上三项替换φ[R]φ[X], 扩展Istomin-Palm模型, 建立一个新的经验模型Δ_fH⁰(R1-Y-R2)=h[R1]+h[R2]+h[Y]+φ[R1]φ[YR2]+φ[R2]φ[R1Y]+ψ[R1]ψ[R2], 来表示Δ_fH⁰(R1-Y-R2)(式中h[R1]、h[R2]和h[Y]分别为烷基R1、R2和取代基Y对Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献, 后三项则表示烷基R1、R2和取代基Y两两之间相互作用对Δ_fH⁰(R1-Y-R2)的贡献). 进而, 采用本研究组最近报道的相互作用势指数IPI(X)(Wu, Y. X.; Cao, C. Z.; Yuan, H. Chin. J. Chem. Phys. 2012,25 (2), 153.)表示取代基Y对烷基的固有作用(φ[Y]), 从而建立两个定量估算生成焓的通用模型. 其中, 一个用于估算硫醚、仲胺、醚和酮类化合物生成焓, 另一个用于估算酯类化合物生成焓. 这两个模型均得到良好的结果, 与采用G3和G3MP2方法相比具有同样的精度, 还可以避免大量繁琐的计算.     

烷烃与羟基自由基反应速率常数的估算

Activation energy of hydroxyl radical OH reacting with alkanes was estimated from the quantitative relation between the bond dissociation energy (BDE) of Ri-H and the polarizability effect index (PEI) of alkyl radical Ri. Preexponential factor A in Arrhenius expression quantitatively was related to the topological steric effect index (TSEI) of alkyl radical Ri. The research results show that three parameters, PEI, TSEI and temperature T, can be used to quantify the activity of hydroxyl radical reacting with primary, secondary and tertiary carbon hydrogen bonds in alkane. The expression can accuratly evaluate the activity of C-H bonds. Moreover, the PEI and TSEI of alkyl radical Ri can be correlated quantitatively with the reaction absolute and relative rates of alkanes and cyclanes with hydroxyl radicals at various temperatures. The predicted rate constants are in good agreement with the experimental ones.     

拓扑量子方法估算液相链烷烃导热率

用烷烃分子C—C键和C—H键键邻接矩阵特征根衡量分子中价电子被束缚的强弱程度, 以该参数和烷烃的支化参数以及温度为变量, 对含有5～24个碳原子的液相烷烃在较大温度范围内的导热率建立一个4参数拟合方程: λ=0.7568−0.2728(ΣX1CC)/NC—C+1.5171(ΣX1CH)/NC—H+7.4×10−5ΣSij+2.0966T −0.4 该模型用于导热率估算, 其标准偏差仅为0.0033 W•m−1•K−1, 相对平均误差仅为2.11%. 用上述方程对拟合集以外的9个烷烃分子的导热率进行预测, 其预测的相对平均误差仅为1.64%, 该预测精度在实验误差范围内. 因此, 此方程可用于化工设计中估算还未经实验测定的液相烷烃的导热率.     

烷基衍生物标准生成焓的QSPR研究

根据分子拓扑理论,建立了一个新的拓扑指数Y~X,并用Y~X对不同系列烷基衍生物M~nL(n=1,2,3;L=F,OH,Cl,NH~2,Br,SH,I;M=Me,Et;i-Pt,t-Bu,n-Pr,n-Bu,Amyl)的标准生成焓-△~fH~m^θ进行拟合,其相关系数均在0.999以上。计算结果表明,新的拓扑指数易于计算,物量意义明确,具有良好的结构选择性和性质相关性。该法可进一步用于估算其它烷基衍生物的标准生成焓。     

Enthalpies Estimation of Formation of Monosubstituted Alkanes by Interaction Potential Index

The interaction potential index IPI(X) of 16 kinds of substituents X (X=OH, SH, NH₂, Br, Cl, I, NO₂, CN, CHO, COOH, CH₃, CH=CH₂, C≡CH, Ph, COCH₃, COOCH₃) were proposed, which are derived from the experimental enthalpies of formation Δ_fH^?(g) values of monosubstituted straight-chain alkanes. Based on the IPI(X) and polarizability effect index, a simple and effective model was constructed to estimate the Δ_fH^?(g) values of monosubstituted alkanes RX (including the branched derivatives). The present model takes into account not only the contributions of the alkyl R and the substituent X, but also the contribution of the interaction between R and X. Its stability and prediction ability was confirmed by the results of leave-one-out method. Compared with previous reported studies, the obtained equation can be used to estimate enthalpies of formation for much more kinds of monosubstituted alkanes with less parameters. Thus, it is recommended for the calculation of the Δ_fH^?(g) for the RX.     

新型分子筛的生成焓计算

The enthalpies of formation of some compounds are not easy to be measured experimentally. This paper reports the calculated values of the heat of formation for some novel moleclar sieves by a method of consistant molecular mechanics force field. The enthalpies of formation of novel type molecular sieves: ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23 and ZSM-18, have been calculated.     

计算饱和醇异构体标准生成焓的新方法

基于极性叠加原理,在成功设计烷烃异构体和多氯代烷烃生成焓计算新方法的基础上,设计了一种计算多元醇异构体生成焓的新方法,并合理地假定任一异构体的原子化焓等于三种键(C-C、C-H和C-O-H键)的键能、极性叠加能项以及氢键能项的加和.用这一模型拟合24种原子化焓数据,得到了标准生成焓的估算公式.为了检验预测的精确性,又设计了一种预测方法,使用在排除被预测的化合物条件下回归得到的参数,预测该化合物的生成焓.按这种方法,预测了24种异构体的生成焓.通过该5参数预测的相对于实验值的各种误差(平均绝对误差、均方根误差和最大绝对误差)不仅比7参数的基团法预测的对应误差小得多,而且比相应实验数据的误差还要小.与键加和法比较,该方法的模型包含了极性叠加能和氢键能量,该两项代表了主要的非键相互作用能,表征了不同异构体的结构差异,并大大减少了参数.     

极化效应指数与脂肪酯类化合物沸点的定量构效关系研究

基于烷基极化效应指数(PEI)构建了有效碳原子数(N_Ceff)用于定量表示烷基碳链相对长度. 用最佳子集回归方法建立了脂肪酯沸点与PEI, N_Ceff参数的定量构效关系模型, 该模型对训练集计算值与实验值的相关系数R²为0.9958, 标准偏差s为3.98 K, 对测试集预测值与实验值的相关系数R²分别为: 0.9958, 标准偏差s为3.92 K, 计算结果表明基于参数PEI和N_Ceff所建立的脂肪酯类化合物的沸点定量构效关系模型具有良好的预测能力.     

Investigation of A New Catalytic Reaction of Complex Formation of Cobalt (III) With Nitroso-R-Salt for the Determination of Microquantities of Phosphate-Ions

ABSTRACT

The catalytic action of phosphate-ions on the reaction of complex formation of cobalt (III) with nitroso-R-salt in a weakly acid medium has been found. The dependence of the rate of the catalytic reaction on temperature, concentrations of reagents and catalyst, pH of the medium, as well as on the presence of some anion and non-ion surface-active substances and accompanying inorganic minerals was studied. The optimum conditions for the determination of 0.1 μg/ml PO^3- ₄ in water were determined. A technique for the determination of phosphate-ion impurity up to 9×10^-5% in the high-purity sodium iodide and 2×10^-4% cesium iodide used for the single crystals growth is suggested.     

Generalized Prediction of Enthalpies of Formation Using DLPNO-CCSD(T) Ab Initio Calculations for Molecules Containing the Elements H,C, N,O, F,S, Cl,Br

The prediction of thermochemical properties such as enthalpies of formation is of crucial importance, both in research and industrial applications, especially for systems involving not well-characterized molecules, such as biomass systems (bio-oils), or systems involving new compounds (new-generation refrigerants). It is highly desirable to obtain an efficient method by which these values can be predicted. Ab initio-based calculations can be very accurate for predicting gas phase thermochemical properties and are usually more versatile than group contribution methods. In this work, we propose a general extension of the work of Paulechka and Kazakov, using very accurate and efficient domain-based local pair natural orbital-coupled cluster theory ab initio calculations, to determine the enthalpies of formation of a broad variety of molecules. New sets of regressed atomic contributions are proposed for a larger group of elements: H, C, N, O, F, S, Cl, and Br. Excellent predictions are obtained for the most studied compounds (bio-oil compounds and refrigerants). © 2019 Wiley Periodicals, Inc.