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.     

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。     

烷烃中碳氢键离解能的估算及其应用

将烷烃中的C－H键看成氢原子H与烷基Ri相连接而成的Ri－H键，以烷基的 HOMO能级和氢原子的轨道能来关联Ri－H键的离解能BDE。研究表明，烷烃分子中 Ri－H键的离能BDE与烷基Ri的极化效应指数PEI（Ri）有良好的线性关系：BDE＝ c+dPEI(Ri)。所得方程具有良好的估算精度。烷基Ri极化效应指数PEI（Ri）在羟 基自由基与烷烃反应速度常数的定量相关中，也得到良好的应用。     

卤代烷第一电离能的变化规律研究

卤代烷RX的第一电离能[WTBX]Ip的变化规律可用如下方程表示：Ip(eV)=3.3380+0.7344Ep(X)+2.7424[(1/ax)qx-1.4302PEI其中,Ep(X)、x分别为卤素原子最外层P电子的电离能和原子极化度,qx是卤代烷RX分子中卤原子X所带的部分电荷,PEI是RX分子中烷基R的极化效应指数。研究结果表明用上式估算卤代烷的第一电离能与实验值符合的比较好。     

烷基极化效应与X=O键伸缩振动频率

烷基取代物R’X=0的X=0键伸缩振动频率ν与烷基R的极化效应指数PEI(R)的关系可表示为:ν=a bPEI(R)。研究结果表明,烷基的极化效应使X=0键的伸缩振动频率降低。     

烷基极化效应与X=O键伸缩振动频率

烷基取代物R'X=O的X=O键伸缩振动频率ν与烷基R的极化效应指PEI(R)的关系可表示为:ν=a+bPEI(R)。研究结果表明,烷基的极化效应使X=O键的伸缩振动频率降低。     

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.     

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%。     

PuX~ (X=H,O,N,C)的结构与势能函数

用密度泛函B3LYP方法对PuX＋(X=H,O,N,C)分子离子体系进行了理论研究.结果表明,这些分子离子的基态电子状态分别是X 7Σ－(PuH＋)、X 6Σ－(PuO＋)、X 5Σ＋(PuN＋)和X 8Σ－(PuC＋);势能函数为Murrell-Sorbie势函数.并得到了相应的几何性质、力学性质和光谱数据.     

离子性指数、极化效应指数烷烃^13C NMR化学位移的 关系研究

定义了烷烃分子中碳原子的离子性指数(INI)，用离子性指数(INI)、极化效应指数(PEI)及N^i~H(i=αβΥ)结构信息参数研究了烷烃的^13CNMR化学位移模型，结果表明，烷烃^13CNMR化学位移(CS)可用下式来定量描述：CS=194.6156-37.7394(INI)+98.6505(ΣPEI)+27.1630(INI/ΣPEI)-652.9106(ΣPEI/INI)+0.7735N^α~H+2.2468N^β~H-0.1742N^γ~H。用上式估算了304个碳原子的化学位移，平均绝对误差仅为0.77δ，标准差0.9860δ，预测值与实验值非常吻合。     

无水钾镁矾类复盐(A~ )_2Cd_2(SO_4)_3的热化学

The standard molar formation enthalpies of (A＋ )2Cd2(SO4)3[A＋ is NH＋ 4 or K＋ ] are determined from the enthalpies of dissolution (Δ SHm) of [(A＋ )2SO4(s)＋ 2CdSO4(s)] and (A＋ )2Cd2(SO4)3(s) in twice distilled water or 3 mol· L－ 1 HNO3 solvent respectively,at 298.2 K,as: Δ fH m[(NH4)2Cd2(SO4)3,s,298.2K]=－ 3031.74± 0.08 kJ· mol－ 1 Δ fH m[K2Cd2(SO4)3,s,298.2K]=－ 3305.52± 0.17 kJ· mol－ 1     

稀土脯氨酸配合物[RE2(L-Pro)6(H2O)4](ClO4)6的标准生成焓测定

合成了两种稀土高氯酸盐与L 脯氨酸配合物的晶体.经热重、差热、化学分析及对比有关文献,知其组成是[Pr2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6和[Er2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6,质量分数为99.24％和98.20％.选用RE(NO3)3•6H2O(RE=Pr,Er)、L Pro、NaClO4•H2O和NaNO3作辅助物,使用具有恒温环境的反应热量计,以2 mol•L－1 HCl作溶剂,分别测定了[2RE(NO3)3•6H2O＋6L Pro＋6NaClO4•H2O]和{[RE2(L PrO)6(H2O)4](ClO4)6＋6NaNO3}在298.15 K时的溶解热.设计一热化学循环求得化学反应的反应焓ΔrHm分别是：63.904 kJ•mol－1和91.017 kJ•mol－1,经计算得配合物[RE2(L Pro)6(H2O)4](ClO4)6(s)在298.15 K时的标准生成焓ΔfHm(298.15 K)分别是－6 594.78 kJ•mol－1和－6 532.87 kJ•mol－1.     

卤代甲烷的键离解能与取代基效应

将芳环上取代基的电子效应参数引入卤代甲烷, 以卤代甲烷分子Y-CH_nX_{3－n (n＝0～3; Y＝H, F, Cl, Br, I; X＝F, Cl, Br, I)中Y-C键的标准键焓 与中心C原子相键连原子的场/诱导效应之和ΣFi、共轭效应之和ΣRi以及诱导偶极之和Σ(α×F)为参数, 建立了一个定量估算卤代甲烷分子中Y-C键离解能(BDE)的通用模型, BDE(Y-C)＝57.5460＋0.8855 －101.0780ΣRi－64.8390ΣFi－10.1034Σ(α×F). 对35个C-H, C-F, C-Cl, C-Br和C-I键回归分析结果表明, 估算Y-C键离解能的精度在实验误差范围内. 对外部数据集的预测结果表明, 该模型具有较高的预测精度, 可用于预测还没被实验测定的卤甲烷中Y-C键离解能. 还对卤代甲烷中104个C-Y键的键离解能进行了预测. 将芳环上取代基效应用于研究饱和体系化学键性能, 有利于深入理解取代基效应对化学键性能的影响.}     

PuX＋(X=H,O,N,C)的结构与势能函数

用密度泛函B3LYP方法对PuX＋(X=H,O,N,C)分子离子体系进行了理论研究.结果表 明,这些分子离子的基态电子状态分别是X 7Σ-(PuH＋)、X 6Σ-(PuO＋)、X 5Σ＋(P uN＋)和X 8Σ-(PuC＋);势能函数为Murrell-Sorbie势函数.并得到了相应的几何性质、 力学性质和光谱数据.     

三接触弯曲构型的蓝移氢键CH3…Y的理论研究

运用量子化学从头算方法, 在MP2/6-311＋＋G(d,p), MP2/6-311＋＋G(2df,2p), MP2/6-311＋＋G(3df,3pd)和QCISD/6-311＋＋G(d,p)水平上, 研究了CH₃F, CH₃Cl和CH₃Br作为质子给体与Cl^－, Br^－作为质子接受体形成的氢键CH₃…Y. 计算结果表明: 6种复合物中C—H键收缩, 伸缩振动频率增大, 形成蓝移氢键. 分子中原子(Atoms in Molecules, AIM)分析表明, 这些复合物的电子密度拓扑性质与普通氢键有着本质的不同, 在Y…H之间不存在键临界点, 而在Y与C之间存在键临界点, 因此这些相互作用严格地不能称为氢键. 自然键轨道(Natural bond orbital, NBO)分析表明, 在这些复合物中弯曲的CH…Y的特殊结构使得分子间超共轭n(Y)®σ*(C—H)减小到可以忽略; 质子接受体的电子密度没有转移到σ*(C—H)上, 而是转移到了σ*(C—X) (X＝F, Cl, Br)上; 存在一定程度的重杂化; 分子内超共轭相互作用减小使得σ*(C—H)的电子密度减少. 这些因素共同导致C—H伸缩振动频率的蓝移.     

三元配合物Tb(Et2dtc)3(phen)的热化学性质

以铜试剂(NaEt2dtc•3H2O)和邻菲咯啉(o-phen•H2O) 与水合氯化铽(TbCl3•3.75H2O)在无水乙醇中制得了三元固态配合物.化学分析和元素分析确定其组成为Tb(Et2dtc)3(phen).IR光谱研究表明配合物中Tb3＋与NaEt2dtc中的硫原子双齿配位,同时与phen的氮原子双齿配位.用Calvet微热量计测定了298.15 K下液相生成反应的焓变ΔrHmθ(l),为(－21.819±0.055) kJ•mol－1,通过热化学循环计算了固相生成反应焓变ΔrHmθ(s),为(128.476±0.675) kJ•mol－1.改变反应温度,研究了液相生成反应的热动力学.用精密转动弹热量计测得配合物的恒容燃烧能ΔcU为(－17646.95±8.64) kJ•mol－1,经计算其标准燃烧焓ΔcHHmθ和标准生成焓ΔfHmθ分别为(－17666.16±8.64) kJ•mol－1和(－1084.04±9.49) kJ•mol－1.     

NX(X=F,Cl,Br)分子结构与极化函数f轨道的作用

用密度泛函理论的Becke3LYP方法，计算了NX（X=F，Cl,Br）的激发态b1Σ＋ 和基态X3Σ－，并对比不含f轨道的基集合cc-pvDZ和6-311＋G与含f轨道的基集合6-311＋G(3df)的计算结果，发现极化函数f轨道对NCl和NBr的键长与谐振频率ωe有明显改进作用，即f轨道对成键有贡献，而f轨道对NF的Re和ωe则无明显作用.同时，基于能量共振转移的需要，用NF代替O2-I 红外激光系统的O2是不适宜的，而用NCl和NBr代替则是可能的.     

C2H3＋NO2反应速率常数的研究

利用激光光解C2H3Br产生C2H3自由基,在气相298 K, 总压2.66×103 Pa的条件下,研究C2H3与NO2的反应,用激光光解-激光诱导荧光（LP-LIF）检测中间产物OH自由基的相对浓度随着反应时间的变化关系,报导了双分子反应C2H3＋NO2的速率常数k(C2H3＋NO2)=(1.8±0.05)×10－11cm3•molec.－1•s－1,同时也得到OH＋NO2反应的速率常数k(OH＋NO2)=(2.1±0.15)×10－12 cm3•molec.－1•s－1.