α-甘氨酸晶体的动态磁手性和磁电效应

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为依1 T, 磁场平行于晶体b轴, 发现在301-302 K α-甘氨酸有动态磁手性相变. α-甘氨酸晶体的每个晶胞包含四个分子, 属于具有中心对称结构的P21/n群, 电荷中心对称, 不导电. 在晶体中, 两层之间的N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)氢键, 沿b轴相互交叉反向配对排列. 在303 K, 用原子力显微镜可观察到α-甘氨酸晶体表面分子层与层间有规则的交叉螺旋排列. 结合中子衍射确定相变机制为, 在相变温度及外加磁场H=±1 T时, α-甘氨酸中的N+(3)—H(8),电子自旋反转为(↑). 因为N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)两反向氢键的强度和键角不同, 由动态磁手性和磁电效应, 产生电荷中心不对称, 导致304 K附近的热电相变.     

D-和L-丙氨酸的磁手性相变

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为1 T, 磁场平行晶体c轴, 发现在温度270 K, D-和L-丙氨酸发生磁手性相变. 结合中子衍射确定磁手性相变机制为, D-和L-丙氨酸中的(N+H)有类金属氢原子特性, 在相变点270 K, 由(N+H)释放的电子自旋有磁手性. 用变温偏振拉曼光谱进一步证明, D-丙氨酸中的(N+H)的电子自旋(↑), 而L-丙氨酸中的电子自旋(↓), 处于高低不同的能态.磁手性相变(宇称和时间反演都破缺)能差为10^-4-10^-5 eV·molecule^-1.     

2-(甲苯-4-磺酰胺基)-苯甲酸的晶体结构、光谱及热性质

报道了2-(甲苯-4-磺酰胺基)-苯甲酸(I)的元素分析和红外、核磁共振光谱性质并通过单晶X射线衍射确定了其晶体结构. 晶体属单斜晶系, 空间群为C2/c,晶胞参数为, a=2.7320(3) nm, b=0.85441(8) nm, c=1.17607(11) nm, α=90°, β=98.728(3)°, γ=90°, V=2.7135(5) nm3, Z=8. 晶体中分子单体通过N—H…O 和O—H…O氢键作用形成具有中心对称的二聚体, 且进一步通过两种不同的C—H…O 氢键和π…π作用形成超分子结构. 在不同的溶剂中, 化合物I的紫外吸收表现出明显的溶剂效应, 此外, 荧光光谱与DSC-TGA热重分析表明, 该化合物是一种耐热的荧光材料.     

X衍射精细结构和晶体旋光角研究D-,L-,DL-缬氨酸晶格分子间N~+H…O~-氢键电子库珀对的自旋流超导相变(英文)

为了解决D-和L-缬氨酸单晶在～270 K相变的机理和分岐,以比热法测定单晶、多晶粉末及Sigma多晶产品发现,只有D-和L-缬氨酸单晶发生相变,且为吸热反应,能差0.18 J·mol-1.本文以Mo-Kα(λ=0.071073nm)为光源的X衍射精确测定表明,D-/L-缬氨酸单晶属于单斜空间点群P21,Z=4.在相变温度～270 K,其晶格常数分别为:a=0.96706(5)/0.96737(5)nm,b=0.52680(3)/0.52664(3)nm,c=1.20256(7)/1.20196(6)nm,β=90.724(2)°/90.722(3)°.在晶体结构的单元细胞中,含有两种转动异构体:A(trans)和B(gauche I).温度为293、270、223、173 K的X衍射精细结构数据表明:在～270 K,D-缬氨酸单晶分子内N―H…O氢键中,N―H、H…O的键长及键角∠N―H…O都发生波动起伏而不可测,但N―H…O总键长变化稳定可测.说明没有发生构型相变为L-缬氨酸.根据D-和L-缬氨酸单晶中,NH3→CO2顺时针和逆时针的相反走向及D-,L-和DL-缬氨酸晶体旋光角的测定,在270-290 K可以观察到晶格分子间N+H…O-氢键电子库珀对的自旋流超导相变.     

基于萘基块新型开链冠醚的合成及晶体结构研究

以3,6-二溴-2,7-二羟基萘为起始原料,经与2-溴-N-苯基乙酰胺醚化,再用硼氢化钠和三氟化硼乙醚还原得基于萘基块新型的开链冠醚,两步总收率为96%.利用单晶X衍射研究其结构,晶体为三斜晶系,P-1空间群,a=9.588(3),b=10.898(3),c=13.060(4),α=103.190(4)°,β=93.953(4)°,γ=115.622(5)°,V=1176.0(6)3,Z=2,Dc=1.571 g/cm3,λ=0.71075 nm,μ(Mo Kα)=3.472 mm-1,Mr=353.22,F(000)=560.在晶体结构中,分子中的一个N—H基团与另外一分子形成双分叉氢键N—H…Br和N—H…O,进而组装成二聚体.这些中心对称的二聚体进一步通过C—H…π相互作用叠加成二维层状结构平行于(110)面.     

高压下晶体5-硝胺基-3,4-二硝基吡唑肼结构转变的周期性密度泛函理论研究

采用周期性密度泛函理论(DFT)方法研究了静水压0~160 GPa范围内5-硝胺基-3,4-二硝基吡唑肼(HNDP)的晶体结构、分子结构和电子结构.研究结果表明,晶体HNDP在静水压6,28和110 GPa时发生了3次结构转变:在6 GPa时,分子中阴离子和阳离子的相对位置发生重排,N17—H23…N13氢键断裂;在28GPa时再次形成N17—H23…N13氢键;在110 GPa时,N17—H19共价键转变为氢键,形成N20—H22…O24共价键.带隙、键布居数以及原子电荷研究结果表明,随着压强增加,晶体HNDP的金属性及离域性增强.     

外型-1,4-氧桥-环己基-2,3-二羧酸的晶体及分子结构

外型-1,4-氧桥-环己基-2,3-二羧酸晶体属单斜晶系,空间群为P2_1/n;晶胞参数为:α=5.594(3)A,b=11.178(7)A,c=14.675(11)A,β=91.46(5)°;Ζ=4.从直接法得到结构的初始模型,经块矩阵最小二乘修正后,最后的R值为0.072.在晶体中,分子间的O—H…O氢键将分子连接成层型氢键体系.使用自编的CNDO/2程序,计算得电子的能量、分子的总能量、偶极矩及各原子的电荷密度和净电荷.     

三聚氰胺与1,3-苯二磺酸盐共晶中的氢键作用

合成了一个新的配合物[(HMA )2.(BD2-)].H2O(HMA=三聚氰胺,BD2-=1,3-苯二磺酸盐),通过X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重分析对其进行了结构表征,该晶体属于三斜晶系,空间群P1,晶胞参数:a=9.305(1),b=10.272(1),c=12.297(1),α=80.56(2)°,β=71.47(2)°,γ=63.27(2)°,V=994.9(2)3,μ=0.337mm-1,Dc=1.697g/cm3,F(000)=528,R=0.0649,wR2=0.1467,2990个可观察衍射点。三聚氰胺被质子化,相邻的三聚氰胺分子通过N—H…N氢键形成(MAH )∞带子,而相邻的BD2-阴离子通过C—H…O弱氢键形成一条波状的带子(BD2-)∞,N—H…O、N—H…Ow氢键将相邻的(MAH )x(阳离子带子和(BD2-)∞阴离子带子连接成二维网络,层状结构通过N—H…O氢键以及π…π作用堆积成三维微孔结构。     

对苯二甲酸·1,3-二(4-吡啶基)丙烷的水热合成和晶体结构(英文)

用1,3-二(4-吡啶基)丙烷、对苯二甲酸和去离子水在413K下通过水热反应法得到了标题化合物(C13H14N2).(C8H6O4).该化合物晶体属于三斜晶系,空间群为P墿,晶胞参数为a=0.95267(19)nm,b=1.1927(2)nm,c=1.6959(3)nm,α=96.40(3)°,β=98.12(3)°,γ=101.52(3)°,Z=2.单晶衍射结果表明标题化合物由对苯二甲酸分子和1,3-二(4-吡啶基)丙烷通过两种类型的分子间π-π堆积作用以及O—H…N氢键作用构成.同时,还对标题化合物进行了元素分析和红外测试.     

三维超分子化合物[H_2(C_4H_(10)N_2)](SO_4)(H_2O)的制备、晶体结构及差热-热重性质研究

用MnSO4H2O和哌嗪在水-甲醇混合溶剂中反应得到了1个超分子化合物[H2(C4H10N2)](SO4)(H2O) (C4H14N2O5S)。 该晶体属单斜晶系, 空间群为P21/n, 晶胞参数为: a = 6.386(1), b = 11.695(2), c = 11.680(2) ? = 101.06(3), V = 856.1(3) 3, Z = 4, Mr =202.23 , Dc = 1.569 g/cm3, F(000) = 432, ?= 0.368 mm-1。 该化合物是由[H2(C4H10N2)]2+、SO42-、H2O通过氢键自组装而形成的。 其中[H2(C4H10N2)]2+存在2种椅式构象:一种[H2(C4H10N2)]2+与4个SO42-、2个H2O通过氢键相连, 另一种[H2(C4H10N2)]2+则与6个SO42-相连。 它们分别沿着b、c方向交替排列展开, 通过SO42-桥联成二维的层状结构;层与层之间在NH…O、CH…O、OH…O氢键的作用下互相连接, 形成了具有网状结构的三维超分子化合物。 差热及热重测试表明:该化合物从92℃开始分解,首先失去1个H2O, 然后再失去[H2(C4H10N2)]2+和SO4 2-。     

D-和L-丙氨酸晶体的突现顺磁性: 准一维N+H…O-氢键的自旋-轨道分离

研究了与磁场强度相关的手性丙氨酸晶体的电子轨道运动的磁性质. 根据丙氨酸单晶的两性离子(⁺NH₃-C(CH₃)H-CO₂^-)模型的手性和蛋白质中肽键晶格结构的螺旋性, 当外加磁场为5 T, 磁场方向平行于丙氨酸晶轴(c)的极性N⁺H…O^-氢键, 观察到D-丙氨酸晶格中, 氢原子的电子自旋翻转, 在297.6 K直接突现顺磁性. L-丙氨酸则先发生电子自旋转向, 然后在303.9 K突现顺磁性. 实验发现: 外加强磁场可以分裂手性丙氨酸晶格中氢键的简并顺磁态, 并测出能差. 本文进一步证明了准一维极性N⁺H…O^-氢键在晶格中可以发生自旋-轨道分离, 表现出一维物理的基本特征.     

中心对称型4,4’-双(N’-取代酰基硫脲基)取代联苯类衍生物的 合成及其晶体结构

以苯甲酸和2,4-二氯苯氧乙酸为原料合成取代酰基异硫氰酸酯, 再分别与4,4’-联苯二胺和3,3’-二甲基-4,4’-联苯二胺反应, 合成了3种中心对称型4,4’-双(N’-取代酰基硫脲基)取代联苯类衍生物. 产物结构经紫外光谱、红外光谱和核磁共振谱确认, 并用X射线单晶衍射分析法测定了化合物4,4’-双(N’-苯甲酰基硫脲基)联苯的晶体结构, 该晶体属于三斜晶系, P-1空间群, 晶胞参数: a＝0.53447(11) nm, b＝1.03086(13) nm, c＝1.15550(13) nm, α＝98.24(3)°, β＝96.95(3)°, γ＝99.43(3)°, Z＝2, Dc＝1.379 g/cm3, V＝0.61472(16) nm3, F(000)＝266, R1＝0.0506, wR2＝0.1335. 该分子呈中心对称分布, 存在两种分子内氢键N—H…O和C—H…S, 形成了毗邻的两个六元环结构, 同时通过分子间氢键N—H…S在分子间形成的R22(8)环把分子连接成无限延伸的一维链状结构, 再通过两种CH-π相互作用形成三维超分子结构.     

分子导体θ-(ET)(C7H7SO3)·3H2O的合成、结构和导电性

用恒电流电化学结晶的方法合成了一种新的基于电子给体BEDT-TTF(双亚乙基二硫四硫富瓦烯) 的电荷转移盐θ-(ET)(C7H7SO3)·3H2O (ET为BEDT-TTF的简写,C7H7SO-3=对甲苯磺酸根).用四圆X衍射的方法测定了θ-(ET)(C7H7SO3)·3H2O的结构.晶体属于三斜晶系,P-1空间群;a=0.8682(1) nm, b= 1.2027(1) nm, c=2.5890(3) nm, α=87.025(6)°, β=89.117(8)°, γ=69.071(7)°, V=2.5216(5) nm3, R=0.0580.晶体中ET自由基沿a轴方向堆积成柱,相邻两个分子柱中的ET分子平面的夹角为49.30°.在b轴方向存在着分子柱侧向间的S…S近距作用.ET阳离子层与对甲苯磺酸根阴离子层沿c轴方向上交替排列.位于阳离子层与阴离子层之间的许多H2O形成了有利于晶体导电性的二维氢键网络.θ-(ET)(C7H7SO3)·3H2O在(001)晶面上某方向上的室温导电率为0.011 S·cm-1,所测变温电导曲线表明,该晶体在120～278 K温度区间内表现为半导体导电行为,导电激活能Ea=0.316 eV.从278～286 K表现为金属导电性.在276 K附近存在金属-半导体相变.     

香豆素衍生物的合成及结构表征

合成了11个香豆素衍生物,产率53%—79%,利用元素分析、MS和¹HNMR对其结构进行了表征.同时,由2-氨基苯并噻唑(ABT)和8-甲氧基香豆素-3-甲酸乙酯(MCC)合成了给体-受体加合物ABT-MCC,通过X射线单晶衍射法测定了其晶体结构,晶体属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为:a=9.5978(19)Å,b=10.686(2)Å,c=10.693(2)Å,α=71.30(3)°,β=70.43(3)°,γ=88.99(3)°,V=973.9(3)ų,Z=2,D_x=1.359 mg/m³,μ=0.200 mm^-1,F(000)=416,R=0.0463,wR=0.0992.结果表明,在ABT-MCC晶体中,分子间通过N—H…N和N—H…O氢键作用形成对称的A…D…D′…A′氢键四聚体,并通过弱的C—H…O氢键连接成为一维超分子链状结构,进而分子间通过π-π堆积作用形成层状结构.     

一维链状氢键型甘氨酸超分子化合物[(Gly)2+ (18-crown-6)2(MnCl4)2‒]的合成、 结构及介电性质

以甘氨酸(Gly)、 18-冠醚-6、 二氯化锰(MnCl₂)和盐酸为原料, 通过蒸发法获得一种新型相变一维链状氢键型甘氨酸超分子化合物[(Gly)₂⁺ (18-crown-6)₂(MnCl₄)^2?](1). 通过元素分析、 变温X射线单晶衍射和介电测试等手段对其进行了表征和解析. 实验结果表明, 该晶体属于单斜晶系, 空间群从P2₁/c(100 K)转化为C2/c(293 K). 随着温度升高, [MnCl₄]^2?呈现无序状态的共棱双四面体结构. 质子化甘氨酸分子和分子内羟基(—OH)发生动态摆动, 引起O—H…Cl型一维氢键链产生明显伸缩运动, 导致化合物1在一定温度范围内出现结构相变及介电异常.     

α′-(BEDT-TTF)2C6H4(SO3)2的合成、结构与导电性

用恒电流电化学结晶法合成了一种新的基于BEDT-TTF的电荷转移盐α′-(BEDT-TTF)2C6H4(SO3)2[BEDT-TTF=双亚乙基二硫四硫富瓦烯,C6H4(SO3)2 2 -=对苯二磺酸根].通过四圆X射线衍射方法测定了α′@(BEDT-TTF)2C6H4-(SO3)2的结构.晶体属于单斜晶系,P2/n空间群;晶胞参数:α=0.77937(17)nm,b=0.66989(11)nm,c=3.4422(7)nm,β＝91.135(12)°,V=1.7968(6)nm3.该晶体中BEDT-TTF+自由基沿α轴方向形成具有二聚体结构的交错排列型柱状堆积,沿b轴方向由肩并肩强分子间相互作用形成一维分子链.电荷补偿阴离子C6H4(SO3)2 2 -则在α方向存在较强的作用.沿c轴方向,BEDT-TTF+自由基层和阴离子层交替排列形成夹心式结构.α′-(BEDT-TTF)2C6H4-(SO3)2在ab面的某方向的室温电导率为0.5913 Q-1@m-1,电阻率-温度测定曲线表明它具有半导体导电行为.在150K附近,晶体发生了某种相变.     

C6H5—H…X分子间氢键的理论计算

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311+G(3df,2p)水平上对C6H5—H…X型分子间氢键进行了几何构型优化、氢键相互作用能、电子密度分布等计算. 其中C6H6为质子供体, HCOH、H2O、NH3、CH2NH和HCN为质子受体. 从电荷布居分析、自然键轨道等角度详细地讨论了C6H5—H…X 体系中, 共轭π键、O和N的不同键型结构对氢键形成的影响以及孤电子对与C—H 反键轨道之间的相互作用(n→σ*)等.     

比热和直流磁化率证明N+H…O-氢键的电子自旋翻转在D-和L-丙氨酸单晶中的不对称相变

为了解决D-和L-丙氨酸在约270K相变的分岐和机理,对其单晶、多晶粉末及原料利用微分扫描量热仪测定比热.用三线法以蓝宝石作校正,并与手册的D-和L-丙氨酸标准比热值比较.在单晶中,实验观察到吸热相变峰最高处时的温度及热焓为:D-丙氨酸,Tc=272.02K,△H=1.87J·mol-1;L-丙氨酸,Tc=271.85K,△H=1.46J·mol-1;热焓差为0.41J·mol-1.参比晶体D-缬氨酸,Tc=273.59K,△H=1.75J·mol-1;L-缬氨酸,Tc=273.76K,△H=1.57J·mol-1;热焓差为0.18J·mol-1.实验发现已测量过的单晶磨成多晶粉末后再测,相变峰消失.说明相变与晶格有关.变温中子衍射排除了D→L的构型相变,但发现N+H…O-氢键沿D-和L-丙氨酸单晶的c轴反向变化.变温偏振拉曼散射反映相变机制与N+H…O-中电子的轨道磁偶极矩相关,观察到偏振光的不对称散射.在外加磁场强度H为+1T和-1T下,变温测定D-和L-丙氨酸晶体的直流磁化率,证明在270K有电子自旋翻转的相变.电子自旋的向上或向下,取决于晶格中NH+3的扭曲振动及N+H…O-氢键沿晶体c轴的方向.由于自旋的定轴性,可以解释单晶和多晶粉末比热结果的分岐.     

“宇称-时间不对称”的实验探索: 手性丙氨酸单晶N+H…O氢键的电子自旋翻转相变的不对称拉曼散射

手性丙氨酸单晶的极性N⁺H…O氢键在~270 K的自发对称性破缺, 可用变温拉曼振动光谱在b(cc)b几何条件下在线测定. 由于其对手性的灵敏度, 可以测定D-和L-丙氨酸的N⁺H…O氢键在电子自旋翻转相变时的微小能差. 晶体定向能量的正/负, 在于电子自旋的上/下转向, 取决于原子内在磁场的方向. 变温拉曼振动光谱可以观察到: 在D-和L-丙氨酸单晶之间, 拉曼散射光子的波数位移方向相反, 散射光子的不对称度约为1/3. 由于自旋是轴矢量, 样品必须是单晶, 沿轴向测定. 多晶粉末不能观察到相变. 与次甲基(C_α－H)在260 K的自旋翻转相变, 用变温拉曼振动光谱在c(aa)c 几何条件下的相对测量结果接近一致. 本实验提供了一条证明真实手性和“宇称-时间(PT)不对称”的新线索.     

Fapy-G对碱基氢键复合物影响的理论研究

应用量子化学方法对2,6-二氨基-4-羟基-5-甲酰胺嘧啶(Fapy-G)与正常碱基作用形成的20种氧化碱基对的多种性质进行了理论分析,碱基G的C8位被氧化后N7和N9位分别增加一个H原子,使其由氢键受体变成氢键供体,N7,N9及O6原子所带的电荷变负,同时O6作为氢键受体的能力增强.与碱基单体相比,碱基对中形成氢键的受体原子所带的电荷平均减小0.05 e;供体H原子所带的电荷平均增大0.02 e.Fapy-G分子中六元环上受体N原子参与形成氢键时,环的呼吸振动模式和N与对位C的振动模式的振动频率蓝移;与氢键相关的振动频率红移.所有氧化碱基对中,NH…N比NH…O氢键作用更强,且在NH…N氢键中,在六元环上的供体N原子形成的氢键比在氨基或开环上的供体N原子形成的氢键强.Fapy-G与碱基A作用结合能区域顺序为1>2>4>3,与碱基T(R)作用区域顺序为3=4>1>2;水溶液使Fapy-G与碱基C作用的结合能减弱程度最大,结合能达到41.84~58.58 k J/mol,且使碱基对结合能力次序发生改变.