碳氢化合物中化学键的键能和键热

本文根据五个标准化合物来规定 C—H,C—C,C(?)C,C=C 和 C≡C 键的键能和键热。然后把第二种相互作用分为四大类,分别按照结构特征给予校正值,并从理论上分析和讨论了这些校正值的物理意义。从提出的键能、键热和校正值的数值计算了202个各种类型的碳氢化合物的原子生成热,结果90%以上的化合物的误差不超过1千卡/克分子,只有一个分子的误差大于2千卡/克分子。最后还讨论了用标准键能和标准键热来代替键能和键热,以避免由于β-石墨升华热尚未确定所引起的困难。     

“分子间力为每摩尔几千卡”的说法应予改正

部编高二化学教材《分子间作用力》一节中写到:“通常化学键的键能为30—200千卡/摩尔。而分子间力要比化学键弱得多,通常约每摩尔几个千卡。例如,HCl分子的H-Cl键能为103.2千卡/摩尔,而HCl分子间作用力为5.05千卡/摩尔。”(P20)     

二茂铁衍生物的合成、表征及猝灭Ru(bpy)_3~(2+)发光的研究

本文以邻菲罗啉和二茂铁为原料,合成了一系列新Schiff碱型二茂铁衍生物:(C_(10)H_6N_2)C=N—N=CR—Fe,(C_(10)H_6N_2)C=N—C_6H_4—N=CR—Fe,(C_(10)H_6N_2)C=N—C_6H_4—C_6H_4—N=CR—Fe,(R=H,CH_3,Fe为二茂铁基);并对其进行了元素分析和光谱表征.该类二茂铁衍生物能有效地猝灭Ru(bPY)_3~(2+)的发光,Stern-Volmer图呈线性关系,双分子猝灭过程速率常数k_q为10(?)dm~3/mol·s~(-1)数量级.猝灭过程按电子转移还原机理进行.     

新型催化剂Mo配合物催化乙烯加氢反应的机理

采用密度泛函B3LYP方法,对新型催化剂MoX2(X=O,S,Se)催化C_2H_4加氢反应机理进行了研究.结果表明MoX2对C_2H_4加氢有较好的催化作用,主要包括2种反应途径.以MoS2为例,先活化H—H键再与C_2H_4反应(先形成MoX2-H_2中间体,R1)和先活化CC键再与H_2反应(先形成MoX2-C_2H_4中间体,R2和R3).第二种途径包括H_2从催化剂同侧(R3)和异侧(R2)攻击C_2H_4.路径R1和R3活化能比无催化剂条件下低311.62~318.85kJ/mol,具有明显的能量优势,其中,路径R3活化能最低,为24.33kJ/mol,表明该反应最容易进行.电子结构分析表明MoX2能够削弱H—H和C=C的强度,降低H_2和C_2H_4的轨道能级,使C_2H_4加氢更容易进行.     

四羰基双[2,5-二(三甲硅基)-1-甲基环戊二烯基]二铁的合成及反应性的研究

由甲基环戊二烯经两步类似反应向其环上引入两个Me_3Si取代基,生成(Me_3Si)_2-MeC_5H_3,后者与Fe(CO)_5反应除生成预期的双核Fe-Fe键产物[η~5-{(Me_3Si)_2MeC_5H_2}Fe(CO)]_2-(μ-CO)_2(2)外,还分离到少量单核化合物η~5-[(Me_3Si)_2MeC_5H_2]Fe(CO)_2Cl(3),2与碘反应生成Fe-Fe键断裂的单核铁碘化物(4).2经Na/Hg还原生成Fe—Fe键断裂的铁负离子,后者随即分别与数种氯化物反应,生成在铁原子上引入相应取代基的铁衍生物η~5-[(Me_3Si)_2MeC_5H_2]Fe(CO)_2R(R=PhCH_2,5;CH_2COOC_2H_5,6;Ph_3Sn,7;Ph_2SnCl,8).测定了4的晶体结构,晶体属单斜晶系,P2_1/C空间群,晶胞参数.a=0.7333(1),b=2.0089(3),c=1.3323(4)nm;β=92.02(2)°,V=1.962(1)nm~3,Z=4.     

孤对键弱化效应研究

在H_2O_2、N_2H_4、F_2分子中,O—O、N—N、F—F键的键长分别是0.148、0.148、0.144nm,虽比C_2H_6分子中的C—C键(0.154nm)短,但其σ键键能分别是146、160、155kJ/mol,却比C—C键能(365 kJ/mol)小约2.5倍,通常称这类原子的单键键能的反常现象为“孤对键弱化效应”。传统观点认为,半径很小的N、O、F等在化合时必须相当接近才能键合,孤对电子的排斥作用阻止了其相互接近,削弱了键能,降低了键的稳定性。显然,将这种削弱效应考虑为原子间效应是不合理的。本文用键参数图解法对“孤对键弱化效应”提出了合理的解释。     

硝酸(钅井)的定量差热分析

N_2H_5NO_3的DTA报道甚少,都是定性观测;其熔融焓及熵未见报道。笔者按定量DTA原理,选熔点极相近而熔融焓已知的邻-硝基苯胺及巴豆酸作标定物质,由熔融峰面积,测定出α-N_2H_5NO_3的熔融焓;再由其熔点的文献值,计算熔融熵。结果为: △H_熔=3.19千卡/克分子, △S_熔=9.28卡/度·克分子,准确到3％以内。     

氯化烷基咪唑系列离子液体标准摩尔燃烧焓和生成焓

用精密氧弹热量计测定了4种离子液体: 氯化1-甲基-3-乙基咪唑(C2MIC), 氯化1-甲基-3-丁基咪唑(C4MIC), 氯化1-甲基-3-戊基咪唑(C5MIC)和氯化1-甲基-3-己基咪唑(C6MIC)的燃烧热, 计算了它们的标准摩尔燃烧焓 和标准摩尔生成焓 , 结合文献中的标准摩尔溶解焓, 估算了烷基咪唑阳离子在水溶液中的标准摩尔生成焓, 以及亚甲基对标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓的贡献.     

(η~5-C_5H_5)_3Nd·OC_4H_8和(η~5-C_5H_5)_3Pr·OC_4H_8的合成及其晶体结构

本文用LnCl_3(Ln=La,Pr,Nd)同环戊二烯钠在THF溶液中反应,制备出(η~5-C_5H_5)_3Ln·OC_4H_8化合物单晶.采用低温技术,在—60℃的干燥氮气保护下,收集(η~5-C_5H_5)_3HPr·OC_4H_8[(η~5-C_5H_5)Nd·OC_4H_8]的单晶X射线衍射数据,解出了晶体结构.它们同属单斜晶系,P2_1/n 空间群.结构表明,THF分子中的氧原子与金属离子键合,Pr—O键长为2.56(1)A,Nd—O键长为2.54(1)A.三个环戊二烯分子中的所有碳原子与金属离子的间距,均在成键范围,其平均键距Pr—C为2.80(2)A,Nd—C为2.78(2)A.它们同已报道的(η~5-C_5H_5Ln·OC_4H_8(Ln=Y,La,Gd)结构一起,可很好地解释镧系收缩理论,同时为研究稀土元素的价态和键,提供了有用的结构信息。     

通过钯催化双C—H键活化实现“一锅”串联C—C和C—N键的形成——菲啶酮的合成

Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,1380～1383近年来钯催化的C—H键活化已被广泛用于C—C,C—O,C—N,C—S和C—X(X=halogen)键的生成,然而一锅串联C—C和C—N键的形成极富挑战性.中国科学技术大学化学与材料科学学院王官武等通过CONHOMe导向基团实现了N-甲氧基苯甲酰胺的邻位sp~2-C—H键活化,与芳基碘代物发生芳基化,再通过sp~2-C—H键活化发生分子内关环生成具有重要生物活性的菲啶酮.该反应过程涉及到2个C—H键,1个C—I键,1个N—H键的断裂和1     

芳香烴烷基化反应中的異构化及空间位阻

1.在以正丙醇及正丁醇为试剂进行对二甲苯及对称三甲苯的烷基化反应中,证明在70—80°及80％硫酸的催化下,伯烷基实际上全部异构化为相应的仲烷基。 2.根据产物中异构体的相对含量,计算在邻二甲苯烷基化时生成1,2,3-异构体与生成1,2,4-异构体两反应活化自由能差(△F(?)—△F(?))。无论所用的试剂为伯醇或仲醇,在75°进行异丙基化时,算得数值为1.2千卡/克分子,仲丁基化时为1.6千卡/克分子;以异丁醇为试剂进行叔丁基化时两反应活化自由能差约为2.9千卡/克分子。 3.文中讨论对二甲苯及对称三甲苯进行叔丁基化时的空间位阻。此外尚列有二甲苯和三甲苯的若干烃基取代物之物理常数。     

(μ-σ,π-反式-C_6H_5CH=CH)(μ-C_2H_5S)Fe_2(CO)_6的分子和晶体结构

标题化合物由[(μ-CO)(μ-C_2H_5S)Fe_2(CO)_6](C_2H_5)_3NH和反式或反式-C_6H_5CH=CHBr制得。其晶体属空间群C_c;a=1.8053 nm,b=1.0436 nm,c=1.9045 nm;β=93.68°;D_c=1.66g/cm~3;Z=8;R=0.0413。Fe—Fe键长为0.2542nm,苯乙烯基配体的C=C双键为0.1358 nm,乙基以e-键与硫桥原子相连。     

烯丙基自由基(·C3H5)与氧气(O2)反应机理的理论计算

用量子化学计算方法对CH3CH=·CH与O2气的反应机理进行了理论研究, 在B3LYP/6-311G(d,p) 水平下优化稳定分子结构和寻找过渡态, 并在此构型的基础上, 采用CCSD(T)/6-311G(d,p)方法得到各驻点的高级单点能量. 找到主要路径R(CH3CH=·CH+O2)→m1(trans-CH3CH=CHOO)→m2(形成COO三元环)→m3(C—C键断裂,同时生成CH3CH—O—CHO)→P2(C—O键断裂生成CH3CHO+CHO); 并与C2H3等共轭体系进行了对比.     

分子轨道法在环烷烃电离碎裂过程中的应用

本文利用自编的LCBO—MO(成键轨道线性组合分子轨道)法计算程序对五个环烷烃分子(C_4H_8、C_5H_(10)、C_6H_(12)、C_7H_(14)和C_8H_(16))的C—C骨架键断裂几率进行理论计算。与用Mclafferty质谱数据所估算的C—C骨架键的实验断裂几率进行比较,两者符合较好。     

在Cu-ZnO系催化剂上由CO和H_2合成低碳醇的研究

使用Cu-ZnO体系催化剂可使CO和H_2在250—300℃和6MPa的温和条件下生成较多的C_2—C_4醇。实验表明,醇的生成是在Cu-ZnO双组份上进行的,产物中C_2—C_(?)醇的含量与催化剂的Cu/Zn比值有关,最佳值是4:5。添加少量K_2O可提高C_2—C_(?)醇的生成量。在K_2O存在下,采用CO:H_2=1:2的原料气,当空速为7000h~(-1)时,液体产物中的C_2-C_(?)醇可达15%。实验结果还表明,催化剂各组份之间有一最佳比值,以Cu:Zn:Al=4:5:1最佳。     

有机氟化合物量子化学研究 Ⅰ.二氟乙炔分子中化学键特性的从头计算

实验发现,F—C≡C—F与H—C≡C—H相比,其C≡C三重键的离解能要小250.8kJ/mol,而该键的键长却比C_2H_2的短。这与“键越短键就越强”的传统看法不一致。我们通过从头计算研究,发现主要原因是C_2F_2分子中F原子的孤对电子对C≡C三重键起反键作用,从而削弱了G≡C三重键的强度;F原子的吸电子性又使C的原子轨道收缩效应增强,而使得C≡C三重键变短。     

辅酶B12模型物／β—环糊精超分子化合物的合成和表征

辅酶B_(12)是多种分子内重排酶和核苷还原酶的辅因子,它的Co—C键在酶催化过程中会断裂产生自由基,引发底物的重排,在催化反应过程中起重要作用,包含Co—C键的辅酶B_(12)模型化合物与环糊精作用形成超分子的研究尚未见报道,由于该超分子比单纯的辅酶β_(12)模型物增加了疏水腔,使模型更接近真实体系,因而研究它们的性质,尤其是Co—C键在包结前后的变化,对于阐明与辅酶B_(12)有关的酶催化反应机理有重要意义,我们以RCo(DMG)_2L(R=i-C_4H_9,n-C_4H_9,n-C_5H_(11),c-C_6H_(11),PhCH_2.DMG=丁二酮肟.L=H_2O,NH_3)为辅酶B_(12)模型与β-环糊精作用,首次合成了一系列B_(12)模型超分子配合物,并用元素分析、FAB-MS、~1H NMR进行了表征,部分化合物进行了X射线衍射结构分析。 1 实验部分 β-CD(南京食品发酵所)经水重结晶两次,于真空80℃干燥至恒重后使用,元素分析使用240C元素分析仪,~1H NMR在Bruker AM-500MHz核磁共振仪上测定,FAB-MS在GCMS质谱仪上测试。晶体结构分析在美国Emory大学的低温(-100℃)四圆衍射仪上进行。 RCo(DMG)_2H_2O参照文献合成,RCo(DMG)_2H_2O/β-CD的合成以i-C_4H_9Co·     

多硝基四面体烷结构和性能的理论研究

在B3LYP/6-31G**水平下, 对四种四面体烷硝基衍生物进行理论研究. 基于全优化构型, 计算其红外光谱(IR)、热力学性质; 通过设计合理等键反应计算其气相生成热(HOF); 运用Kamlet-Jacobs方程估算其爆速(D)和爆压(p); 通过计算和比较各化合物的两种可能引发键(C—C和C—N)离解能(EC—C和EC—N), 确认该系列化合物的热解引发键和热稳定性. 讨论了各性能参数与其结构参数的关系. 兼顾高能量密度化合物(HEDC)的能量性质和稳定性要求, 最终认为该系列化合物不可作为潜在HEDC.     

[(η~5-C_5H_5)_2NdCl·THF]_2的合成及其晶体结构

由于歧化反应的存在,以前试图合成二环戊二烯基轻稀土氯化物一直没有成功。我们用NdCl_3·2C_4H_8O和环戊二烯钠(摩尔比为1:1.8)在四氢呋喃中在室温下反应,成功地得到[(η~5-C_5H_5)_2NdCl·OC_4H_8]_2配合物单晶。元素分析、红外光谱和X光电子能谱的数据证实了这一配合物的组成。在—60℃的干燥氮气保护下,收集X光衍射数据,测定了晶体结构,晶体属单斜晶系空间群为P2_1/c,z=2。晶格参数为:a=8.201(3),b=21.589(6),c=8.596(3),β=109.10(3)~0晶体结构是利用Patterson与Fourier技术得到,对1680个反射,经最小二乘修正,最后的R=0.0636。结构表明,该配合物是以两个氯离子桥联的二聚体的方式存在。四氢呋喃分子中的氧原子同金属离子键合,Nd=O键长为2.55,两个环戊二烯分子中的所有碳原子同金属离子间的平均的Nd—C键长为2.76A,Nd—Cl=2.79,Nd—Cl_a=2.86,Nd—Nd_a=4.52,Cl—Nd—Cl_a键角为73.7°。晶体结构分析排除了该配合物是(η~5-C_5H_5)_3Nd与NdCl_3的混合物的可能性。     

三聚氰胺的生成焓、热容和熵

通过多种热化学方法研究了三聚氰胺的热力学性质. 首先用氧弹式燃烧热量计测定了三聚氰胺在298.15 K 时的燃烧热, 根据燃烧热结果, 计算出三聚氰胺的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓, 分别为: △cHΘm=(-2455.17±4.65) kJ·mol-1; △fHΘm =(-763.38±5.16) kJ·mol-1. 然后根据键焓与燃烧焓之间的关系, 估算出三聚氰胺中的C≈N(此键介于单键与双键之间)键能为458.30 kJ·mol-1, 此值介于碳氮单键键能和双键键能之间. 通过绝热热量计测定了三聚氰胺从80到385 K的低温热容. 根据热容值, 计算了此温度区间的标准摩尔生成焓, 其与温度呈线性关系. 另外, 三聚氰胺的热稳定性也用热重-差示扫描量热(TG-DSC)法进行了分析, 确定其分解的DSC曲线的峰顶温度为603.37 K.