水溶液中降冰片二烯衍生物敏化学异构化反应

研究了水溶液中双环［２，２，１］－２，５庚二烯－２，３－二羧酸在吖和吖啶橙的敏化作用下的光诱导价键异构化反应。量子效率分别为０，３３（ＡＹ）和０，３１（ＡＯ）。     

高分子体系中降冰片二烯的光异构化反应

本文合成了降冰片二烯和咔唑为侧基的甲基丙烯酸酯共聚物,并与仅带有降冰片二烯侧基的聚甲基丙烯酸酯进行了光异构化反应的对比研究。实验结果表明,当入射光波长小于350nm时,两种降冰片二烯聚合物均发生了光异构化反应;当入射光波长大于350nm时,只有共聚物的降冰片二烯侧基能够异构化为相应的四环烷。利用荧光猝灭实验及化学诱导动态核极化(CIDNP)等研究了咔唑的敏化机理,利用三氟乙酸作催化剂实现了四环烷的反向异构化。     

咔唑-降冰片二烯二元化合物的合成及其分子内光敏异构化反应

在本文的工作中,我们合成了咔唑与降冰片二烯二甲酸二甲酯以不同链长的碳链相连的二元化合物，讨论了不同链长化合物的分子构象,并首次实现了分子内的电子转移光异构化反应,为进一步寻找更有效的光异构化反应体系探索了一条新的道路。     

降冰片二烯衍生物光敏异构化反应的机理研究

利用甲基卡唑为光敏剂，实现了三个降冰片二烯衍生物的光诱导介键异构化反应，荧光猝灭，化学诱导动态核极化（ＣＩＤＮＰ）以及热力学讨论都支持电子转移敏化机理，有关量子效率的计算表明单重态电子转移机制对光异构化反应的贡献远大于三重态能传递机制，此外还探讨了光异构化反应中的溶剂极性效应。     

镧掺杂ZnO/TiO2催化降冰片二烯异构化反应研究

采用共沉淀法制备了ZnO／TiO2和La离子掺杂La-ZnO／TiO2催化剂,利用XRD,XPS和uV-vis对催化剂进行了表征;在光反应器中进行了ZnO/TiO2和La-znO／TiO2催化降冰片二烯光异构化生成四环烷的反应。研究了ZnO和La离子掺杂对催化剂的结构、表面组成、吸光性能及催化性能的影响。结果表明,ZnO/TiO2复合可形成锐钛矿和ZnTiO3混晶结构,从而提高了催化剂的活性;La离子掺杂能提高表面Ti-OH物种含量和催化剂的吸光性能,并提高ZnO／Ti02的催化活性。10％La掺杂的ZnO／TiO2催化活性最佳,反应12h四环烷的收率达93．58％,选择性为100％。当La的掺杂量达到30％时,催化剂中Ti-OH含量明显减少,吸光强度最低,活性下降。     

光诱导反应机理研究 ⅩⅦ.ESR波谱法研究多氯甲烷对降冰片二烯的光敏化加成反应机理

在以前的研究工作中^[1]我们已经证明芳胺可以有效地光敏化多氯甲烷对双环[2,2,1]-2,5-庚二烯的加成反应。该反应具有百分之百的区域选择性,在我们所选择的实验体系中只得到了3.5-加成物,而没有2.3-加成物。这一结果不同于典型的热诱导自由基加成反应^[2]。     

降冰片二烯衍生物的光异构化 Ⅱ.2-萘胺甲酰基-2,5-[2.2.1]-双环庚二烯的光异构化

合成了降冰片二烯衍生物——2-萘胺甲酰基-2,5-[2.2.1]-双环庚二烯(B)。研究了它在太阳光直接照射下的光异构化反应。(?) 此外,还确定了化合物(B)和(C)的分子结构。它们都是文献中未曾报道过的新化合物。     

Pt (111)面和Pt14团簇上肉桂醛吸附及选择性加氢机理研究

利用密度泛函理论研究了Pt（111）面及Pt₁₄团簇对肉桂醛（CAL）的吸附作用和不完全加氢的反应机理。分析吸附能结果表明,肉桂醛分子以C=O与C=C键协同吸附在Pt（111）面上的六角密积（Hcp）位最稳定,以C=C键吸附在Pt₁₄团簇上最稳定,且在Pt₁₄团簇上的吸附作用较Pt（111）面更强。由过渡态搜索并计算得到的反应能垒及反应热可知,肉桂醛在Pt（111）面和Pt₁₄团簇上均较容易对C=O键加氢得到肉桂醇（COL）。其中,优先加氢O原子为最佳反应路径,即Pt无论是平板还是团簇对肉桂醛加氢均有较好的选择性。同时发现,肉桂醛分子在Pt（111）面的加氢反应能垒较Pt₁₄团簇上更低,即Pt的催化活性及对肉桂醛加氢产物选择性与其结构密切相关,其中,Pt（111）面对生成肉桂醇更加有利。     

锗苯与亲二烯体的Diels-Alder反应的理论研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了锗苯与一些亲二烯体的Diels-Alder反应的微观机理和势能剖面, 考察了取代基和苯溶剂对反应势能剖面的影响, 探讨了杂Diels-Alder反应中区域选择性的起源. 计算结果表明, 所研究反应均以协同的方式进行. 亲二烯体分子碳原子上的苯基取代基对杂Diels-Alder反应中2个新键形成的非同步性和活化能垒的影响与最终产物中苯基和锗原子间的相对位置有关, 锗苯分子中锗原子上的CCl3取代基在热力学和动力学上均有利于反应的进行. 苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小. 实验观察到的杂Diels-Alder反应的区域选择性由动力学因素所控制.     

杂双核Rh(I)-Cr配合物催化乙炔氢甲酰化反应机理的密度泛函研究

用密度泛函B3LYP方法对杂双核(CO)4Cr(μ-PH2)2RhH(CO)(PH3)配合物催化乙炔氢甲酰化反应机理进行了详细研究. 对结合和解离机理所涉及中间体和过渡态的结构进行详细分析, 在此基础上阐明了金属铬的协同性. 计算结果表明解离机理占主导地位. 乙炔氢甲酰化反应的决速步骤为炔烃插入步骤, 在298.15 K和101.325 kPa下的活化自由能为73.72 kJ/mol. 乙炔插入和醛还原消除步骤均在热力学上不可逆. Cr(CO)4部分的引入并没有改变乙炔氢甲酰化反应机理. Rh与Cr间的d轨道相互作用在反应过程起重要作用.     

金(I)配合物催化乙烯加氢的反应机理

采用密度泛函理论B3LYP方法, 对两类金(I)配合物AuX (X=F, Cl, Br, I)和AuPR₃⁺(R=F, Cl, Br, I, H, Me,Ph)催化C₂H₄加氢反应的机理进行了理论研究. 计算显示Au(I)配合物对C₂H₄氢化具有较好的催化效果, 其作用下的加氢反应存在“活化H―H键后再与C₂H₄反应”和“活化C＝C键后再与H₂反应”两种途径, 前者的活化能较后者低90-120 kJ·mol^-1, 因而具有明显的能量优势. 研究表明AuPR₃⁺ 的催化能力明显强于AuX. 此外, X/PR3基团供、吸电子能力的变化对配合物的催化能力也具有较为显著的影响. 电子结构分析显示Au(I)配合物在C₂H₄ 加氢反应中不仅能够削弱H―H、C＝C 键的强度, 还使H₂ σ_H―H^*、C₂H₄ π_C＝C^* 轨道能级下降, 从而缩小了π_C＝C-σ_H―H^*或σ_H―H-π_C＝C^*轨道间的能级差, 促进了C₂H₄-H₂反应中的电子离域, 从而降低禁阻反应发生的难度.σ_H―H^*、π_C＝C^*轨道能级改变量与加氢反应活化能E_a的降低值之间存在较好的一致性关系, 因此使上述轨道能级下降幅度越大的Au(I)配合物可以获得较好的催化效果.     

杂双核Rh(I)-Cr配合物催化乙烯氢甲酰化反应机理的理论研究

本文采用密度泛函理论研究了杂双核HRh(CO)(PH3)(m-PH2)2Cr(CO)4配合物催化乙烯氢甲酰化反应的机理。分别研究了结合机理和解离机理,并对两个机理进行比较。计算结果表明Cr(CO)4片段的引入并没有改变简单烯烃氢甲酰化反应的机理。解离机理占主导地位。羰基插入是整个反应的决速步骤,且在298.15 K和101.325 kPa下,其活化自由能为91.15 kJ/mol。醛的还原消除步骤是不可逆的。这些结果与以前的理论和实验研究结果一致。     

葡萄糖及半乳糖衍生的手性双膦-铑(Ⅰ)配合物催化苯乙烯不对称氢甲酰化反应

合成了四个从葡萄糖及半乳糖衍生的手性芳基双膦配体,制备了手性双膦-铑(Ⅰ)配合物催化剂,并将其用于苯乙烯不对称氢甲酰化反应中.结果表明,葡萄糖骨架手性中心与联萘基之间有协同作用,对映体过量值和转化率受配体C-4骨架立体中心的绝对构型影响,而产物的绝对构型则主要由联萘单元控制;配体4-双{[(S)-1,1′-联萘基-2,2′-双基]-磷}-苯基-3,6-脱水-β-D-葡萄糖的吡喃糖苷基和联萘基的匹配组合,给出41%的对映体选择性和74∶26(异构/正构)区域选择性.     

铑催化烯烃氢甲酰化反应的密度泛函研究

在B3LYP／6-31G(d,P)(Rh和P采用LANL2DZ Polar)水平下,研究了有机膦羰基铑催化乙烯的氢甲酰化反应机理,优化了反应中间体、过渡态和产物的结构．结果表明,乙烯的氢甲酰化反应有两条主要的反应路径,经历了乙烯络合、乙烯插入、膦加成、羰基插入、H2的氧化加成和丙醛还原消除及催化剂的再生等过程．乙烯插入、羰基插入、H2的氧化加成和丙醛还原消除过程中三元环的形成是协同进行的．反应以顺式活性催化剂为起始物,H2的氧化加成是反应速度控制步骤,丙酰基的消除反应是不可逆的．理论结果与实验一致．     

铑-双膦配合物的咬角效应对催化1-十二烯氢甲酰化反应的影响

研究了HRh(CO)(PPh₃)₃-双膦配体(BISBI，BDPX，BDNA和BINAP)体系在1-十二烯氢甲酰化反应中的催化性能。4种双膦配体具有不同的空间结构，因而有不同的咬角(bite angle)，它们与铑催化剂前体HRh(CO)(PPh₃)₃进行配体交换后，形成不同的催化活性物种。4种复合催化剂体系中，HRh(CO)(PPh₃)₃-BISBI(咬角为120°)对直链醛的形成具有很高的区域选择性，这可能是因为形成了有利于生成直链烷基-铑的ee构型催化活性物种，其它3种双膦配体与HRh(CO)(PPh₃)₃组成的复合催化剂体系区域选择性没有多少变化，是与它们具有较小的咬角有关(BINAP85°，BDPX90°，BDNA104°)。上述4种HRh(CO)(PPh₃)₃ -双膦体系与HRh(CO)(PPh₃)₃-PPh₃体系相比较，催化活性较低，这可能是因为双膦的螯合配位作用使催化活性物种较稳定 。     

吡咯-HCN体系在气相及溶液中相互作用的理论研究

用量子化学B3LYP方法在6-311G(d, p)水平上优化了吡咯-HCN氢键复合物，通过振动频率分析确定了两个吡咯-HCN体系稳定构型.为了得到更加精确的氢键作用能，采用相关一致基组aug-cc-pVDZ以及Boys 和Bernardi的CP(counterpoise)校正方法消除基组重叠误差后得到C－H…π和N－H…N型复合物的氢键相互作用能.为了确定B3LYP方法计算的相互作用能的可靠性，在MP2/aug-cc-pVDZ水平计算了复合物的氢键相互作用能，结果分别为－25.10和－19.30 kJ·mol－1.采用自然键轨道(NBO)分析考察了吡咯与HCN分子间轨道相互作用.以自洽场理论(SCRF)中的Onsager模型研究了不同极性溶剂对吡咯-氰化氢体系N－H…N型氢键几何构型，频率位移，电荷分布以及相对能量的影响.研究发现，当溶液的介电常数在1.5～30.0范围时，溶液作用十分显著，而当介电常数超过30.0以后，溶液作用已经达到了极限.     

包含ptC的Au(I)配合物催化烯丙基醋酸盐重排反应的理论研究

理论上,采用密度泛函理论研究两类包含平面四配位碳的Au(I)配合物([Au(C3H2BR)]⁺, R = Me, t-Bu)催化烯丙基醋酸盐的重排反应。计算结果表明,配合物[Au(C₃H₂BR)]+催化烯丙基醋酸盐重排反应相比较文献中报道的催化剂[Au(NHC)]⁺而言,能垒降低了9.2-11.7 kJ.mol^-1。因此,除了配体CO和NHC之外,配合物[Au(C₃H₂BR)]⁺中的新型配体将会在配位化学以及有机化学中具有应用潜力。     

Theoretical Studies on the Spin Exchange Interaction in Copper(II) Complexes Coordinated with Nitronyl Nitroxide

In the recent years, a wide variety of transition metal complexes with the nitronyl radical ligands have been reported1,2. These systems display the various magnetic behaviors (ferro- or antiferro-magnetism) between the unpaired electrons on the radical ligands and on the paramagnetic metal ion center. However, few theoretical studies on the metal-radical complexes were reported and quite few are known about the nature of the exchange coupling interactions. In this work, we are interested i…     

Au(111)面上噻吩加氢脱硫反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法研究了噻吩在Au(111)面上的吸附模式, 并探讨了其在Au(111)面上可能的加氢脱硫反应机理, 对不同机理下各个基元反应的过渡态进行了筛选, 得到了各个步骤的能量变化及所需活化能.计算结果表明, 噻吩在Au(111)面上以S端倾斜吸附在Top位时最稳定.直接脱硫机理表明, 其所需活化能较低, 升高温度有利于提高脱硫反应产率, 但脱硫产物较难控制; 间接脱硫机理表明, 脱硫反应最可能按照加氢异构方式进行, 降低温度有利于脱硫反应产率的提高.随着反应的进行, 噻吩环中的C—S键键长逐渐增大, 键能逐渐减小, 有利于C—S键断裂, 具体步骤为:(1) C₄H₄S+H₂α,α-C₄H₆S; (2) α,α-C₄H₆S+H₂C₄H₈S; (3) C₄H₈S+H₂C₄H₁₀+S, 其中S原子的脱去步骤所需活化能最高, 为反应的限速步骤.