电子等排体的噻吩多烯与苯多烯同系递变的比较I

为了进一步研究苯多烯化合物的电子等排体噻吩多烯化合物的结构与性能间的定量关系,确定噻吩基的端基当量,合成了三个末端带拉电子基团的噻吩多烯化合物,测定了它们在乙醇和环己烷中的电子光谱,结果表明,和相应苯多烯化合物的电子光谱相比 ,普通红移25-30nm,即相差一个插烯双键引起的红移.以2-噻吩基的端基当量为3,噻吩多烯化合物的电子光谱波数与同系因子(1/2)^2^/^N形成良好的直线,相关系数r>0.99;并与相应苯多烯化合物的同系直线相距很近.其差距可用苯多烯系列增加一个烯链的增量与改换一个电子等排体2-噻吩基的增量之比作定量描述.结果证明2-噻吩基的端基当量比苯基大.     

电子等排体的噻吩多烯与苯多烯同系递变的比较Ⅱ

为了比较噻吩多烯和苯多烯三岔共轭体系的性能,合成了三个系列带两个拉电子基团的噻吩多烯三岔化合物(TDn,TEn,TFn),测定了它们在环已烷和乙醇中的电子吸收光谱。实验表明,带两个拉电子基团的噻吩多烯三岔共轭化合物的电子吸收光谱频率也都遵守同系线性规律,相关系数Υ>0.99。与相应的苯多烯化合物的电子光谱相比,吸收峰普遍地红移一个插烯双键所引起的红移数值。相应的同系直线相距很近。△λ_(th)/△λ_E值为0.83-1.10。第一个拉电子基团的引入,化合物的电子吸收峰红移30nm左右,但当第二个拉电子基团引入时,电子吸收峰仅红移3—17nm,其作用只相当于一个取代基。     

多烯链平均π电子离域能的递变函数研究

离域能或共振能ED是一个共轭多烯体系中π电子能Eπ与相应数目n个孤立乙烯双键中π电子能总和nEπ之差量[1],即ED=Eπ-nEπ(c=c),由于离域能随双键数目增加而逐渐增大,大小不同的多烯链化合物总离域能不便比较.蒋明谦曾提出了著名的有机结构型性能的同系线性规律,他用多烯链每一个碳碳键上的平均离域能(或每个碳碳双键上的平均离域能)对同系因子(1/α)2/n作图,发现二者均具有良好的直线关系,如H(CH=CH)nH系列,碳碳双键上的平均离域能与同系因子成线性关系,相关系数为0.994,H(CH=CH)nC+H2系列,碳碳键上的平均离域能与同系因子线性相关,相关系数亦为0.994[2].但对于不同系列而言,碳碳键上的离域能和碳碳双键上的离域能不便比较.     

酰胺电子等排体在先导化合物优化中的应用

生物电子等排体是指一类化合物或基团,这类物质拥有近似的分子形状和体积,类似的电子分布,并由此表现出相似的物理特性。作为激动剂或拮抗剂生物电子等排体能对相同的生化相关体系发挥作用,产生彼此互相相关的生物特性。药物结构中酰胺结构作为药效团和药物的重要组成部分被广泛应用。然而作为药物分子结构的重要组成部分,酰胺结构也存在着一些明显的缺点,包括代谢不稳定、代谢产物有毒和膜渗透性差等。为了克服这些缺点同时又想保持部分酰胺的特性,生物电子等排体替换是有效的方法之一。在先导化合物的优化过程中,通过酰胺生物电子等排体替换还能达到提高生物活性和靶点选择性、降低合成难度、扩展或突破知识产权限制等目的。本综述着重介绍了近五年来酰胺及其生物电子等排体在先导化合物优化过程中的应用。希望能对含有酰胺结构的先导化合物的优化提供新的思路,加速新药研发进程。     

苯多烯酮、酯类三岔共轭体系结构性能定量关系的研究 Ⅰ.电子吸收光谱

制备和合成了三个线性系列(A_n,K_n,T_n)和三个三岔系列(P_n,E_n,M_n)共34个化合物,其中14个为新化合物。测定了它们在环己烷、乙醇、氯仿中的电子吸收光谱。实验表明,三岔系列的电子吸收光谱频率也遵守同系线性规律,与同系因子之间的相关系数均在0.995以上。三岔体系与相应的线性系列的同系直线相比较表明,一个吸电子分岔的引入导致了红移。用同系直线间的相似三角形计算法,可计算出三岔体系中一个分岔的当量仅为一个链节的0.4～0.8;用同系线性规律的专一性证明,分岔端基的当量是2而不是3.这都表明,分岔端基中只有一岔起端基作用,而另一岔只起代基的作用。取起代基作用的分岔基团的代基当量,并考虑位置效应,则可用线性体系扩大的同系方程来计算三岔化合物的电子吸收光谱。计算值与实验值的误差在±5nm以内。这些结果都与前文的结论相符。三岔体系的溶剂效应比较显著,而且随链增长而增大;线性体系的溶剂效应不如三岔体系的明显,且随链增长变化不大(K_n,A_n)或变小(T_n)。所以,在比较三岔体系与线性体系的同系直线时,必须考虑溶剂的影响。若用溶剂效应较强的溶剂时,三岔同系直线与线性体系的同系直线几乎平行.     

硅杂苯与亲二烯体的Diels-Alder反应

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了硅杂苯与一些亲二烯体的两类可能的Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面、取代基效应和溶剂化效应. 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两个新键形成的非同步性和反应的活化能垒的影响取决于苯基在产物中的相对位置, 而硅杂苯分子中硅原子上的CCl3取代基有利于杂Diels-Alder反应的进行. 形成一个C—Si键的杂Diels-Alder反应在热力学和动力学上均远比相应的全碳Diels-Alder反应容易进行, 实验观察到的杂Diels-Alder反应中的区域选择性由动力学因素所控制. 硅杂苯与烯烃的反应比与相应炔烃的反应在动力学上容易进行一些, 但在热力学上后者远比前者容易进行. 苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小.     

噻吩螺烯的化学与光化学合成

本文综述了近年来噻吩螺烯的化学与光化学合成方面的重要进展。在螺烯的化学合成方面,阐明了单螺烯的常见合成手法,即以并三噻吩为构筑模块,合成螺烯前驱体联并三噻吩,其后通过硫代关环手法制备噻吩单螺烯。由于前驱体的两个并噻吩片段可能存在分子内的相互作用,造成无法无限制增长螺烯分子的尺寸。通过增加助溶基团的合成策略可以将螺烯的分子结构由单螺烯引入到双螺烯。在螺烯的光化学合成方面,光化学氧化关环的实例表明了光化学是构筑单螺烯与双螺烯的有效手法。由于存在前驱体双键在光照条件下可以打开产生双自由基的光化学反应机理,在其后关环步骤可有效产生外消旋体与内消旋体这样有趣的双螺烯产物。此外,本文针对噻吩螺烯领域的前景,提出了3个方面的观点:1)通过设计末端噻吩环上硫原子的位置异构,形成新的螺烯同分异构体;2)通过合成设计,可以制备新结构的双螺烯与多螺烯;3)通过手性拆分,可将螺烯旋光体应用于手性催化、手性组装等应用领域。     

噻吩多烯基噻吩酮系列化合物的气相紫外光电子能谱研究

本文提供了噻吩多烯基噻吩酮系列化合物的气相HeI光电子能谱(UPS), 并进行了每个研究分子的MNDO量子化学计算。 表明乙烯基基团的数目与其分子的HOMO实验电离能(L~p)呈线性递降关系。MNDO计算结果不但很好地指认了每个研究分子UPS谱的归属, 而且从分子轨道特性上提供了该类化合物分子为三岔共轭体系的理论基础。     

苯及其含氮等电子体化合物的结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在aug-cc-pvDZ基组上研究了13种苯及其含氮等电子体化合物的分子结构、 能量和异构体相对稳定性, 重点考察了含氮量对化合物含能性质的影响. 结果表明: 随着氮原子数增加分子的总能量降低, 且存在很好的线性相关性. 采用G3方法对分子的生成热进行了计算, 结果显示随着分子中氮原子个数增加, 各含氮等电子体化合物的生成热将增大, 其中六嗪、五嗪的生成热较大, 它们成为含能材料的潜力较大. 对各异构体分析显示, 氮原子位置与总能量和生成热的关系均为: (邻)间位＜(邻)对位＜邻位. 此外, 通过NBO方法分析了分子的超共轭作用和立体排斥能对异构体稳定性的影响, 结果表明超共轭作用是影响各异构体构型相对稳定性的主要因素.     

丙烯等规聚合Ziegler-Natta催化剂体系中给电子体化合物的研究进展

通过对丙烯等规聚合Ziegler-Natta催化剂体系中给电子体化合物的研究进展进行评述,论述了给电子体尤其是内给电子体在聚丙烯催化剂中的作用机理,着重讨论了各种新型内给电子体、外给电子体化合物的设计原理及其对催化剂性能及丙烯聚合反应的调控作用,分析了新型内给电子体化合物1,3-二醚和琥珀酸酯等的特点、给电子体化合物的功能和作用机理,并提出综合考虑内给电子体的空间效应和电子效应以及内、外给电子体的匹配是给电子体研究的发展方向。     

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.     

苯-噻吩低聚物电子结构及载流子传输性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G(d)方法对以低聚噻吩为端基、 苯并二噻吩(TPT)和并三噻吩(TTT)为共轭桥、 炔键为连接臂的20个模型化合物进行了计算研究. 在优化中性与离子态几何构型基础上, 获得了前线轨道能级、 电离能(IPs)、 电子亲和势(EAs)、 空穴/电子重组能(λ_h/λ_e)、 载流子迁移率(μ_h/μ_e)及吸收光谱等信息. 结果表明, 炔键的引入及端基低聚噻吩的增加对LUMO能级的调控作用较为显著, 而共轭桥的类型对HOMO能级影响较大; 合理选择端基、 共轭桥和连接臂等结构单元可对该类材料吸光波段及强度进行有效调节. 一维电荷传输模型结果表明, 所设计的化合物均是潜在的双极性有机半导体材料, 其中2,7-二([2,2':5',2'-三噻吩]-5-基)苯并[1,2-b:6,5-b']二噻吩(A3)和2,7-二(二噻吩并噻吩-2-基乙炔基)苯并[1,2-b:6,5-b']二噻吩(a-3)具有较高的电子迁移率, 值得进一步的实验探索研究.     

苯丙烯酰苯与偏二甲肼的反应

据文献报道,α,β不饱和羰基化合物与偏二甲肼反应,因反应物和反应条件的不同得到两种不同的反应产物。     

苯乙烯桥联的三苯烯的电子结构和荧光光谱

以苯乙烯桥联的三苯烯分子为模型化合物, 自行设计一系列分子, 用半经验AM1方法和密度泛函理论在B3LYP/3-21G水平上对其进行结构优化. 在B3LYP/3-21G优化构型基础上, 用INDO/CIS和B3LYP/3-21G方法计算其电子吸收光谱和碳原子化学位移. 结果表明, 母体化合物中取代基的数目、供电子能力和立体效应将影响其LUMO-HOMO(最低空轨道-最高占据轨道)能隙、空穴注入性能及热稳定性. —CN和—OH的存在将使化合物电子吸收光谱的第一吸收峰及主要吸收峰与母体相比发生红移. —CN上的C原子受N原子影响化学位移出现在低场, 与—CN相连的C原子由于具有较大的电子云密度化学位移向高场移动, 骨架上的C原子化学位移基本保持不变.     

有机硅活性中间体的研究 Ⅲ.含噻吩环硅烯的产生及其捕获

硅烯(两价的硅)和卡宾(两价的碳)一样,是一类基本的反应活性中间体,但含有杂环的硅烯,目前研究还不多.我们曾报道了含呋喃基苯基硅烯的产生.噻吩环的硫原子虽然和呋喃环的氧同属周期表中的第六族元素,但硫是第三周期,其最外层的3s和3p电子距原子核较远,估计将会有不同于呋喃基苯基硅烯的性质.因此,进行了含噻吩环硅烯的产生及捕获的研究. 产生噻吩基苯基硅烯的前体化合物是2-(α-噻吩基)-2-苯基六甲基三硅烷(1).首先由α-     

衬底调制下的硼墨烯、硅烯、锗烯等单元素二维材料的原子与电子结构

石墨烯的发现带来了一场二维材料研究的风暴。直到今天,在石墨烯之外,实验学家又成功地在金属衬底上合成出了硅烯、锗烯和硼墨烯等具有奇特物理化学性质的二维材料。然而,人们发现由于衬底与材料的相互作用,这些衬底上的二维材料不论是原子结构还是电子结构都与理论预测的悬浮状态的二维材料相距甚远。因此,我们使用第一性原理计算去探索衬底与二维材料之间的作用,并且进一步揭示了衬底调控下的二维材料的原子与电子结构。本文将介绍作者与合作者今年来用第一性原理计算方法研究金属衬底上的硅烯、锗烯和硼墨烯等新型单元素二维材料的结构和性质,并对其未来的发展做出展望。     

双噻吩基四硫富瓦烯富勒烯C60几何构型与电子结构的理论研究

利用半经验AM1法研究双噻吩基四硫富瓦烯富勒烯-C60(BTTTF-C60)和四硫富瓦烯-C60(TTF-C60)的几何构型、电子结构和前线轨道.计算结果显示,两化合物的TTF面发生弯曲,形成独特的空间构型,电子结构的分析表明其原因是由C60与TTF或BTTTF的相互作用引起的.C60的LUMO能与BTTTF的HOMO能接近,易发生D-A反应,形成BTTTF-C60.BTTTF-C60和TTF-C60的LUMO能仍较低.LUMO分布集中在C60部分, 表明BTTTF-C60的C60母体仍可接受电子.另外对两分子的电荷分布、 HOMO及LUMO的分析比较,表明所设计的BTTTF-C60分子可能产生与TTF-C60分子类似的电荷分离态.     

二苯多烯分子的光物理性质与共轭长度的关系

应用无辐射跃迁理论, 结合密度泛函理论, 研究了共轭多烯体系光物理性质随共轭长度变化的规律. 结果表明, 辐射跃迁速率与共轭长度几乎无关, 但无辐射跃迁速率随链长而增加. 这是因为当共轭链增长时, 振子强度增加, 跃迁能减小, 从而对辐射跃迁速率相抵消, 而在无辐射跃迁过程中, 能隙规则起到主导作用.