A3型Corrole中位取代基对其β位1H-NMR的影响

采用密度泛函(DFT)方法对八个中位有不同取代基的A3型corrole进行了几何结构优化和核磁共振(NMR)理论计算. 几何优化结果显示5,10,15-三苯基corrole的两个环内NH异构体的中位苯环空间排布方向不同. 此外, 虽然A3型corrole两个环内NH异构体A和B的能量相差不大, 但A和B分子的Boltzman分布概率却有较大的不同, 且受取代基影响很大. 因而在计算NMR时必须对A和B异构体的理论化学位移做Boltzman统计平均处理. NMR计算结果表明, 在B3LYP/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下可以得到较为合理的corrole的1H-NMR化学位移结果. β-位氢的化学位移与取代基Hammett常数σ+P的大小成正比关系. 此外, 由于corrole大环的低对称性, 取代基对不同位置β-位氢的NMR影响程度不同, 其β-位氢化学位移的大小和顺序与中位取代基的电子效应和corrole的立体结构因素有关.     

Mycoepoxydiene核磁共振谱的理论研究

用密度泛涵理论(Density Functional Theory,DFT)的B3PW 91方法在6-311G**基组下优化了标题化合物mycoepoxyd iene的几何构型,同时计算了红外光谱.并用规范不变原子轨道(gauge independent atom ic orb ital)G IAO/B3PW 91以及G IAO/HF方法分别在6-311G**,6-311++G**等基组进行了核磁共振谱研究,计算结果与实验结果吻合很好.     

取代基对卟吩结构和性质的影响

运用密度泛函理论(DFT) B3LYP/6-31G(d, p)方法, 对卟吩及其被取代基—CH=CH₂、—COCH₃、—CHOHCH₃、—CHNH₂CH₃或—CHSHCH₃所修饰后的分子构型进行了优化. 同时, 对其电子吸收光谱与核磁共振氢谱也进行了量化计算. 结果表明, 这些取代基有着各自不同的空间构象, 对卟吩环的整体结构没有很大的扰动. 然而, 它们重新调整了卟吩环中原子电荷的分布, 改变了前线分子轨道(LUMO-HOMO)能隙, 结果导致卟吩的吸收光谱与¹H NMR均发生了相应的改变.     

第一性原理计算钛酸铅A位掺杂对其负热膨胀性的影响

近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响. 目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强. 所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质. 本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度. 结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度. 与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低. 可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.     

第一性原理计算钛酸铅A位掺杂对其负热膨胀性的影响

近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响.目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强.所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质.本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度.结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度.与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低.可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.     

β-位取代卟啉镍衍生物的合成及其物性研究

合成了5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-β-硝基卟啉镍(1)以及5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)-6'-硝基喹喔啉[2,3.b]卟啉镍(2),并通过核磁共振氢谱、红外光谱、质谱、元素分析等分析方法表征了它们的结构.由于β-位的取代,不但使化合物1和2的最大吸收较5,10,15,20-四(对癸烷氧苯基)卟啉镍(3)发生了红移,而且化合物1和2的第一氧化电位均大于化合物3.利用差示扫描量热法(DSC)研究了化合物1和2的液晶行为,结果表明:只有化合物1具有液晶性,其液晶行为表现为升温单变液晶,液晶相变温度始于77℃,相变区间为41℃.通过原子力显微镜(AFM)观察化合物1和2在硅基底上自组装薄膜的形貌,结果表明:化合物1的成膜性和有序性更好.利用密度泛函理论研究化合物1和2的优化几何构型与前线轨道分布,其结果与紫外可见光谱.DSC,AFM的结果一致.     

Si取代Keggin型多酸催化光解水产氢机理

本文采用DFT和TD-DFT方法研究了Keggin型多酸[SiW12O40]4-光催化劈裂水产氢气机理。计算结果显示反应主要包括四个步骤：(i) 光激发,(ii) 电荷转移和生成单电子还原(OER)中间体,(iii) 生成双电子还原(TER)中间体,(iv)氢气从多酸表面解离和催化剂重生。当第一个电子从甲醇转移到多酸后,后续反应存在均为热力学上有利的放热途径,并推动第二个电子从甲醇自由基,H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-转移到OER中间体H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-生成TER中间体[SiW12O40]6-,H[SiW12O40]5-或H2[SiW12O40]4-,并伴随着H2产生。耦合的电子和质子转移路径在能量上最有利。甲醇和水分子的参与有利于H2产生。多酸在整个催化循环中,扮演了光敏剂、催化剂、电子的受体和给体。     

配体氮上取代基对二齿双氨基脒钴(II)型ALD前驱体稳定性的影响

新型的二齿双氮基脒金属前驱体bis-amidinate在原子层气相沉积(ALD)中表现出了广阔的应用前景. 前驱体适用性取决于其是否具备适当的稳定性, 而bis-amidinate型前驱体的稳定性可由侧链取代基上β基团的迁移重排来表征. 利用密度泛函理论方法研究了配体氮原子上不同取代基对bis-amidinate型Co前驱体稳定性的影响. 结果表明, β-H的迁移较β-Me的迁移相对容易, 而β基团在不同取代基前驱体中的迁移能力次序为: 异丙基(β-H)＞2-丁基(β-H)＞叔丁基(β-CH₃)     

AuCl3催化2-(1-炔基)-2-烯基酮合成多取代呋喃的机理

采用密度泛函理论的B3LYP泛函对AuCl₃催化的2-(1-炔基)-2-烯基酮与亲核试剂反应的机理进行了研究, 得到了反应的最优路径. 结果表明, 整个反应的决速步骤是羟基H转移到AuCl₃的配体Cl上, 其活化能为49.3 kJ·mol^-1. 通过计算发现, 催化剂AuCl₃的配体Cl原子在反应中有重要的作用, 它不仅稳定配合物, 而且直接参与反应, 协助质子的转移, 显著降低质子转移的活化能(由71.5 kJ·mol^-1降低到49.3 kJ·mol^-1). 另外还讨论了HBF₄不能催化此反应的可能原因, 计算结果与实验结果一致.     

配体氮上取代基对二齿双氨基脒钴(II)型ALD前驱体稳定性的影响

新型的二齿双氮基脒金属前驱体bis-amidinate在原子层气相沉积(ALD)中表现出了广阔的应用前景. 前驱体适用性取决于其是否具备适当的稳定性, 而bis-amidinate型前驱体的稳定性可由侧链取代基上β基团的迁移重排来表征. 利用密度泛函理论方法研究了配体氮原子上不同取代基对bis-amidinate型Co前驱体稳定性的影响. 结果表明, β-H的迁移较β-Me的迁移相对容易, 而β基团在不同取代基前驱体中的迁移能力次序为: 异丙基(β-H)＞2-丁基(β-H)＞叔丁基(β-CH₃)     

理论研究连接方式对低聚(3-己基噻吩)结构和电子光谱的影响

用密度泛函理论优化了不同连接方式的低聚(3-己基噻吩)((3HT)n,n=2~8)异构体的几何结构,并得到了相对能量,接着用含时密度泛函理论计算了不同异构体的垂直激发能,并优化了(3HT)8第一激发态的几何结构.结果表明,不同连接方式异构体的相对能量接近,但它们的轨道能级和垂直激发能差异都较大;第一激发态比基态共平面性更好.     

DFT和热力学研究氢键协同效应及对关联1H NMR的影响

用DFT方法在B3LYP／6—311 G(d,p)水平下研究了甲醇线性和环状分子簇．对于不同大小的分子簇之间定义了协同因子,计算得到的协同因子可以验证氢键的强协同效应,环状分子簇之间的协同效应远远大于线性分子簇,做为理论验证和比较,热力学模型分别采用含氢键缔合的格子流体状态方程(LFHB),以及含氢键协同效应的LFHB,关联醇一惰性体系的^1H核磁共振化学位移．考虑协同效应的关联结果优于原始的LFHB,比较量子化学计算的和热力学模型中采用的协同因子,认为甲醇和乙醇在溶液中更可能大部分以线性缔合形式存在。     

取代基效应对褐煤模型化合物离解焓影响的理论研究

为了探究褐煤热解过程中氧桥键C-O均裂这一重要反应, 选取α-O-4和β-O-4类结构单元作为褐煤模型化合物, 运用不同密度泛函计算了部分模型化合物中C-O的离解焓, 并以CBS-QB3作为理论基准值进行比较, 最后选取M05-2X进行离解焓计算. 结果显示, 对于选定的α-O-4和β-O-4类模型化合物, 其平均离解焓分别为51.0 kcal/mol和66.1 kcal/mol. 周围取代环境能显著影响C-O离解焓, 芳环上存在给电子基团(OH, OCH₃和CH₃)能降低C-O离解焓, 而吸电子基团COOH则能增加其离解焓. 然后深层次分析了取代基效应对C-O离解焓的影响. 此外, 分子内氢键的形成对离解焓也有很大的影响. C-O的离解焓与其键长没有特定的相关性, 不能简单的通过C-O键长来预测其离解焓.     

7,10-位取代喜树碱衍生物的QSAR研究

利用密度泛函理论(DFT)在杂化泛函B3LYP和基组6-311G(d,p)水平下对7,10-位双取代喜树碱衍生物(CPTs)进行了构型优化,计算出分子的电子结构描述符,利用Chemoffice 8.0软件计算出几个相关的物化描述符;采用逐步多元回归法对该组化合物的抗癌活性与分子描述符之间建立了定量结构-活性关系(QSAR)模型。所建最佳三参数QSAR模型的复相关系数R=0.951;用留一法(leave-one-out,LOO)进行交互检验,得到交互检验系数RCV2=0.778。结果表明,所得QSAR模型具有良好的预测能力,而且影响药物活性的主要因素有化合物分子的结构、最高占据和最低空分子轨道能量差及13-位碳原子的净电荷。     

DFT和热力学研究氢键协同效应及对关联1H NMR的影响

用DFT方法在B3LYP/6-311＋＋G (d,p)水平下研究了甲醇线性和环状分子簇. 对于不同大小的分子簇之间定义了协同因子. 计算得到的协同因子可以验证氢键的强协同效应, 环状分子簇之间的协同效应远远大于线性分子簇. 做为理论验证和比较, 热力学模型分别采用含氢键缔合的格子流体状态方程(LFHB), 以及含氢键协同效应的LFHB, 关联醇-惰性体系的¹H核磁共振化学位移. 考虑协同效应的关联结果优于原始的LFHB. 比较量子化学计算的和热力学模型中采用的协同因子, 认为甲醇和乙醇在溶液中更可能大部分以线性缔合形式存在.     

取代基效应对对称共价有机框架光催化性质的影响（英文）

对称共价有机框架(COF)光催化剂通常存在电荷分离效率低和光激发态寿命短的问题.通过密度泛函理论和含时密度泛函理论计算,本文发现了用一个或两个取代基(N或NH₂)在具有代表性的对称共价有机框架(No-COF)的连接单元内进行部分取代可得到具有电荷分离特征的共价有机框架(N₁-COF、N₂-COF、(NH₂)₁-N₀-COF和(NH₂)₂-N₀-COF).此外,还发现N₀-COF的最高占据晶体轨道和最低未占据晶体轨道的能级位置可通过取代远离或靠近真空能级,这取决于取代基的吸电子或给电子特性.因此,本文提出了通过精心选择具有吸电子或给电子效应的取代基,并在对称共价有机框架的连接单元内进行部分取代,所获得的共价有机框架可具有高效的电荷分离以及驱动特定光催化反应的合适最高占据晶体轨道和最低未占据晶体轨道能级位置.该规则可用于进一步提升许多具有对称性的共价有机框架的光催化性能.     

Mechanisms and Kinetics of Radical Reaction of O（^1D,^3P） ＋ HCN System

The reaction of HCN with O（^1D, ^3p） radical has been investigated by density functional theory （DFT） and ab initio methods. The stationary points on the reaction paths （reactants, intermediates and products） were optimized at the （U）B3LYP/aug-cc-pVTZ level. Single-point calculations were performed at the （U）QCISD（T）/aug-cc-pVTZ level for the optimized structures and all the total energies were corrected by zero-point energy. It is shown that there exist three competing mechanisms of oxygen attacking nitrogen O→N, oxygen attacking carbon O→C and oxygen attacking hydrogen O→H. The rate constants were obtained via Eyring transition-state theory in the temperature range of 600～2000 K. The linear relationship between lnk and 1/T was presented. The results show that path 1 is the main reaction channel and the product of NCO ＋ H is predominant.     

六元碳环邻位对称取代的Λ-型分子非线性光学系数的计算

采用密度泛函理论(DFT)的BHandHLYP/6-31G*方法,对3类含有六元碳环的Λ-型分子的几何构型进行优化.在优化结构的基础上,结合有限场方法(FF)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对分子的二阶非线性光学(NLO)活性及电子吸收光谱进行研究.结果表明,在拐点处环己烷的构象不同时,分子电荷分布、偶极矩、极化率、二阶NLO系数和电子吸收光谱等变化很小.以苯环为拐点片段的分子有所不同,当支链取代基R增大时,以苯环为拐点片段分子的极化率和二阶NLO系数增加明显.     

取代基电性效应对碳硅还原消除区域选择性调控的理论研究

有机反应区域选择性的调控是有机化学的重要研究内容之一,而电性效应则是其重要调控因素.运用密度泛函理论计算,以钯催化2-碘联苯化合物与硅杂环丁烷的环化反应为模板,研究了取代基电性效应在还原消除过程中对区域选择性的影响,并给出了该反应的详细反应机理.计算结果表明,该反应经历了Pd—I键氧化加成、协同金属去质子、Pd—Si键氧化加成、还原消除过程得到硅杂八元环产物,且C—Si键还原消除是反应的速率决定步骤.对Pd(IV)还原消除过渡态中电子效应的研究证明,当使用不对称2-碘联苯作为反应底物时,芳环电子密度是区域选择性的主要控制因素,电子密度更高的基团更容易发生还原消除,与该基元反应电子流向一致.     

取代基对木质素三聚体模型化合物醚键均裂反应影响的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论M062X/6-31++G(d,p)方法,对27种具有不同取代基(甲基、羟甲基和甲氧基)的木质素三聚体模型化合物的Cα-O和Cβ-O键均裂解离能进行了理论计算,探究了不同位置取代基对醚键解离能的影响规律。结果表明,当R2或R3位氢原子仅有一个被甲氧基取代时,Cβ-O键解离能变化很小;当R2、R3位氢原子均被甲氧基取代时,Cβ-O键解离能明显降低;且R4、R5位甲氧基能强化R2、R3位甲氧基对Cβ-O键解离能的降低程度,而不受R1位取代基的影响。当R4、R5位氢原子相继被甲氧基取代时,Cα-O键解离能逐渐降低,且R2、R3位甲氧基也能强化R4、R5位甲氧基对Cα-O键解离能的降低程度。当R1位氢原子相继被甲基、羟甲基取代时,Cα-O键解离能逐渐升高,然而R2、R3位甲氧基会弱化R1位甲基、羟甲基对Cα-O键解离能的升高程度;R1位甲基不会影响Cβ-O键解离能,羟甲基却能明显提高Cβ-O键解离能。