对位-二取代氮苄叉苯胺还原电位的取代基效应

合成52种4,4'-二取代氮苄叉苯胺衍生物p-XPh CH=NC6H4Y-p作为模型化合物,系统地研究了取代基效应对其还原电位ERed的影响规律.通过研究表明该类化合物的ERed与桥连键C=N的13C NMR化学位移δC(C=N)没有线性关系,ERed和δC(C=N)两者的影响因素有较大差别,仅用Hammett取代基常数不能很好地表达ERed的变化规律.影响ERed的主要因素有:取代基X的场/诱导效应、取代基X和Y的共轭效应,此外取代基X的激发态取代基参数也有重要影响.上述4个参数与52种化合物的ERed有良好的相关性,相关系数为0.9756,标准偏差为0.052 V.在这4个影响因素中,基团X的场/诱导效应、共轭效应和激发态取代基效应对ERed改变的贡献都比较大,而基团Y的共轭效应对还原电位ERed改变的贡献相对较小,但不能忽略它.     

取代基效应对N-4-取代苯亚甲基苯胺与N-4-取代苯亚甲基环己胺NMR和UV光谱影响的差异性

合成了N-4-取代苯亚甲基苯胺(1)与N-4-取代苯亚甲基环己胺(2)两个系列化合物, 测定其¹³C和¹H 核磁共振(NMR)化学位移以及紫外(UV)吸收光谱. 定量对比了取代基效应对两个系列化合物CH=N键的¹³CNMR化学位移δ_C(C=N)和¹H NMR化学位移δ_H以及UV吸收光谱最大波长能量(v_max)的影响差异. 研究结果表明,对于分子骨架相似的化合物(1)和(2), 取代基效应的作用方式存在多样性: (i)化合物(1)的δ_C(C=N)、δ_H以及v_max受到基团的特殊交叉相互作用(Δσ²)的影响显著, 而Δσ²对化合物(2)相应性能的影响很小; (ii)无论化合物(1)还是化合物(2), 取代基场/诱导效应σ_F和共轭效应σ_R对δ_C(C=N)的影响为负相关, 而对δ_H的影响为正相关, 它们对δ_C(C=N)和δ_H的影响正好相反. 另一方面, 场/诱导效应σ_F对(1)和(2)的δ_C(C=N)影响重要, 而对它们的δ_H影响很小; (iii)化合物(1)和(2)的δ_C(C=N)、δ_H以及v_max的变化规律, 可分别建立通用方程表达, 其中与CH=N的N原子键连苯基的影响可由指示变量(I)表示, 该苯基对三种性能分别有固定的贡献.     

1，4-二取代苯紫外吸收光谱中的取代基效应

构建激发态取代基参数与1,4-二取代苯的紫外吸收波数之间的模型,成功地关联80个1,4-二取代苯的紫外吸收波数,其方程的相关系数为0．9805,标准偏差仅为672．27cm^-1．结果表明激发态取代基参数适用于1,4-二取代苯紫外吸收能量的研究．同时提供了研究芳香化合物的紫外吸收光谱的新方法,并有利于深入理解多取代共轭化合物的激发态物理化学性质中的取代基效应．     

取代基对1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺氢键复合物中氢键强度的影响

使用密度泛函理论B3LYP方法和二阶微扰理论MP2方法对由1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺所形成的氢键复合物中的氢键强度进行了理论研究, 探讨了不同取代基取代氢键受体分子1-甲基尿嘧啶中的氢原子对氢键强度的影响和氢键的协同性. 研究表明: 供电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 吸电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明: 供电子基团使参与形成氢键的氢原子的正电荷增加, 使氧原子的负电荷增加, 使质子供体和受体分子间的电荷转移量增多; 吸电子基团则相反. 供电子基团使N－H…O＝C氢键中氧原子的孤对电子轨道n(O)对N－H的反键轨道σ^*(N－H)的二阶相互作用稳定化能增强, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减弱. 取代基对与其相近的N－H…O＝C氢键影响更大.     

取代基效应定量研究新进展

综述了最近20多年有机化学取代基效应定量研究所取得的诸多新进展.主要内容包括：（1）电负性均衡原理得到普遍认同并用于计算分子中电荷分布和基团的诱导效应,分子电负性计算方法在几何平均法、调和平均法、加权平均法的基础上又提出了价电子均衡方法,进一步扩展了电负性均衡原理的应用范围.（2）试剂亲电、亲核能力的实验测定,提出了以二苯甲基正离子和醌甲基化合物等作为参考化合物的标定方法,其研究范围被扩展到气相条件、有机金属反应和自由基体系,得到一系列试剂的亲核参数N和亲电参数E.理论上提出亲电性指数和亲核性指数的概念及其定量计算公式,并对实验测定参数和理论计算指数之间的关系进行了深入研究.（3）极化效应参数从最初的经验方法,进而采用量子化学方法计算,再用统计方法提出了烷基极化效应指数PEI和基团极化效应参数PEIX,被广泛用于解释和估算有机化合物的气相酸碱性、电离能、生成焓、键能、反应速率、水溶解性和色谱保留值.（4）直接由取代苯的紫外光谱吸收能量计算得到的取代基激发态参数exCC,不同于取代基在分子处于基态的极性参数和自由基状态下的自旋离域效应参数,该参数用于对位二取代苯、取代二苯乙烯、二取代氮苄叉苯胺等多类有机化合物紫外光谱的定量相关,结果良好.（5）立体屏蔽效应的提出区分了传统的三种立体效应.在羰基与亲核试剂加成反应立体选择性定量表示,提出了立体选择性指数Ci;在表示基团对反应中心表面积屏蔽的定量提出了屏蔽参数SR,进一步基于反应中心体积被屏蔽的角度提出了拓扑立体效应指数TSEI,这些参数在分子内二面角、反应的立体选择性、烯烃和烷基苯的生成焓、咪唑离子液体的酸性以及烷烃与羟基自由基的反应速率等方面得到良好的应用.此外,论文还对有机化学取代基效应定量研究中值得进一步深入探索的领域和问题提出了建议和展望.     

取代基和溶剂对4,4＇-二取代二苯乙烯紫外吸收能量的影响

合成25个4,4＇-二取代二苯乙烯化合物,测定了这些化合物在环己烷、乙醚、三氯甲烷、乙腈和醇等10多种溶剂中紫外吸收光谱的最大波长,共得到242个实验数据.讨论了取代基效应和溶剂效应对其紫外吸收光谱最大波长能量的影响.研究结果表明：同种溶剂中4,4′-二取代二苯乙烯化合物紫外吸收最大波长的能量主要受其分子内部结构（取代基效应）的影响,即由取代基的激发态参数σCexC和基态的极性参数σp共同决定;不同溶剂中其紫外吸收最大波长的能量由取代基效应和溶剂效应共同决定.提出了定量估算4,4′-二取代二苯乙烯化合物紫外吸收能量方程.并且发现,以溶剂在水/正辛醇中分配系数logP比用溶剂显色参数ET（30）度量溶剂效应更加有效,所得的定量方程相关性更好,物理意义更为明确.用所得方程对文献报道的有关化合物的紫外吸收光谱进行了预测,结果与实验测定值相吻合.     

取代苯醌在乙腈中的电化学和光谱电化学研究

研究了含有甲基、甲氧基、氟或氯等不同取代基的对苯醌衍生物在乙腈中的电化学和紫外-可见光谱电化学性质,并探讨了取代基对化合物电化学性质的影响.结果表明,每个化合物均可以发生两步可逆的单电子还原反应,分子中的供电子基能使还原反应电位发生负移,而吸电子基则可使电位发生正移.还原电位的变化值(ΔE)与取代基哈密特常数(∑σ)之间呈线性关系,其方程为:ΔE1=0.386 9∑σ-0.073 5(V),R2=0.996,ΔE2=0.280 3∑σ-0.114 5(V),R2=0.981.在控制电位还原时化合物的紫外可见光谱具有明显的变化,表明两步还原反应的产物分别为阴离子自由基(R)nQ.-和负二价阴离子(R)nQ2-(R=—CH3,—OCH3,—Cl,—F;n=0～4).     

亚碘酰苯氧化Schiff碱配合物反应的取代基效应研究

用紫外-可见分光光度分析法测定了PhIO氧化系列新型Schiff碱双核配合物的反应动力学及取代基效应.结果表明,这些配合物与PhIO的反应在动力学上为一级反应;这些配合物的环外苯基及环上亚苯基上吸电子取代基均能提高抗氧化稳定性,而给电子取代基的作用则相反;环上亚苯基上的取代基效应比环外苯基上的取代基效应更明显;氧化反应速率常数k与环外苯基上的取代基特性常数σ(σ_m或σ_p)及环上亚苯基上的取代基特性常数(σ_m+σ_p)呈良好的线性关系:-lgk=0.5215σ+1.326;-lgk=0.8271[(σ_m+σ_p)/2]⁺1.506.     

Pd—SnO_2/D3520催化剂上碳碳双键化合物催化加氢活性与取代基性质的相关性

本文研究了Pd－SnO2／D3520系列催化剂催化碳碳双键化合物加氢活性与取代基性质的关系，结果表明：催化加氢活性（logR0）与F（诱导效应和场效应）、R（共轭效应）和Es（位阻效应）均有良好的线性关系，并且，线性关系与Sn的含量有关。     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移取代基电子效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)和TDB3LYP/6-31++G(d,p)//CIS/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑及其衍生物基态和激发态分子内质子转移现象,并探讨取代基电子效应对分子内质子转移的影响,研究结果表明,在基态时,硫醇式异构体为优势构象,供电子取代基使基态分子内正向质子转移能垒(烯醇式→酮式)升高;而吸电子取代基则可降低能垒,有利于基态分子内质子转移并有助于硫酮式异构体的稳定.在激发态时,硫酮式结构为优势构象,所研究的2-(2-巯苯基)苯并噁唑化合物及衍生物均可以发生无能垒或低能垒(≤1.5kJ/mol)的激发态分子内质子转移.巯苯基部分是激发态失活的主要活性部分,供电子基团有利于激发态的质子转移,吸电子基团使激发态跃迁困难,不利于激发态的质子转移.     

聚苯乙烯吸附树脂负载钯催化剂上烯烃加氢的取代基效应及含氮添加剂的影响

本文研究了Ｐｄ／Ｄ３５２０催化剂对烯烃催化加氢的性能，考察了双键碳原子上取代基与加氢速率的关系。结果表明，催化加氢速率（ｌｏｇＲ０）与Ｆ（表示诱导效应和场效应）和Ｒ（表示共轭效应）有如下关系，相关系数ｒ＝０．９３。ｌｏｇＲ０＝１．７２６＋０．０６５Ｆ＋０．１５５Ｒ并探讨了添加吡啶系列化合物对加氢速率的影响。结果表明，添加少量的吡啶系列化合物可提高苯乙烯和丙烯腈的加氢速率。对于苯乙烯的催化加氢反应，ｌｏｇＲ０与各取代吡啶的ＰＫａ有良好的线性关系：ｌｏｇＲ０＝１．７４＋８３２×１０－３Ｐｋａ相关系数ｒ＝０．９０。两方程表明，取代基从双键碳原子上吸电子或由氮原子向金属钯供给电子，都有利于Ｐｄ对＞Ｃ＝Ｃ＜的轨道反馈电子而活化双键。     

卤代甲烷的键离解能与取代基效应

将芳环上取代基的电子效应参数引入卤代甲烷, 以卤代甲烷分子Y-CH_nX_{3－n (n＝0～3; Y＝H, F, Cl, Br, I; X＝F, Cl, Br, I)中Y-C键的标准键焓 与中心C原子相键连原子的场/诱导效应之和ΣFi、共轭效应之和ΣRi以及诱导偶极之和Σ(α×F)为参数, 建立了一个定量估算卤代甲烷分子中Y-C键离解能(BDE)的通用模型, BDE(Y-C)＝57.5460＋0.8855 －101.0780ΣRi－64.8390ΣFi－10.1034Σ(α×F). 对35个C-H, C-F, C-Cl, C-Br和C-I键回归分析结果表明, 估算Y-C键离解能的精度在实验误差范围内. 对外部数据集的预测结果表明, 该模型具有较高的预测精度, 可用于预测还没被实验测定的卤甲烷中Y-C键离解能. 还对卤代甲烷中104个C-Y键的键离解能进行了预测. 将芳环上取代基效应用于研究饱和体系化学键性能, 有利于深入理解取代基效应对化学键性能的影响.}     

聚苯乙烯吸附树脂负载钯催化剂上烯烃加氢的取代基效应及含…

本文研究了Ｐｄ／Ｄ３５２０催化剂对烯烃催化加氢的性能，考察了双键碳原子上取代基与加氢速率的关系，结果表明，催化加氢速率与Ｆ和Ｒ有如下关系，相关系数ｒ＝０．９３?并探讨了添加吡啶系列化合物对加氢速率的影响。结果表明，添加少量的吡啶系列化合物可提高苯乙烯和丙烯腈的加氢速率，对于苯乙烯的催化加氢反应，ｌｏｇＲ０与各取代吡啶的ＰＫａ有良好的线性关系，相关系数ｒ＝０．９０。两方程表明，取代基从双键碳原子上吸     

D-1-A分子修饰罗丹明底环及对其激发态的影响

通过乙基桥把供电子基团1,8-萘酰亚胺与罗丹明底环羧酸基相连,得到了两种以D-1-A（Donor-Acceptor-Linealkanescompounds）分子修饰罗丹明底环的化合物,并就合成中间体D-π-A（Donor-Acceptor-Tt-conjugatedcompounds）分子中哌嗪供电子基取代溴对1,8-萘酐母体基态和激发态的影响,以及对D-1-A分子修饰罗丹明底环对罗丹明母体D-π-A分子紫外可见吸收光谱和激发态的影响进行了研究。结果表明：用D-1-A分子修饰罗丹明底环时,D（Donorcompound）的给电子能力越强,其吸收强度越大,其吸收紫外光而激发能力越强;在激发态下D-1-A体系发生了分子内能量传递,萘酰亚胺基团发生强烈的荧光猝灭,罗丹明底环接收能量激发罗丹明母体（D-π-A分子）发射特征荧光,D的给电子能力越强,其荧光强度越高。     

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.     

水杨酰苯胺衍生物分子内电荷/质子转移荧光

将苯甲酰苯胺(BA)类电荷转移(CT)反应基团耦合到具有激发态分子内质子转移(ESIPT)反应通道的水杨酸(SA)分子中,设计合成了苯胺对/间位取代的水杨酰苯胺及其羟基甲基化衍生物邻甲氧基苯甲酰苯胺,考察了环己烷、乙醚、乙腈和甲醇中两类水杨酰苯胺衍生物吸收光谱和荧光光谱的溶剂效应和取代基效应.结果表明,水杨酰苯胺的荧光为SA-型质子转移(PT)荧光,对取代基的依赖性较小;当电子给体苯胺基的给电子能力提高时,如N-甲基水杨酰苯胺分子,其荧光为BA-型CT荧光.而羟基甲基化后的衍生物邻甲氧基苯甲酰苯胺则表现出与BA类似的荧光光谱特性,具有明显的取代基效应.认为水杨酰苯胺衍生物的激发态存在着相互竞争的BA-型CT和SA-型PT通道,二者可经苯胺基上取代基的电子效应调控.     

阳离子取代基对离子液体气相色谱固定相保留性能的影响

以双-三氟甲烷磺酰亚胺离子（［NTf₂］^-）、三氟甲基磺酸根离子（［TFO］^-）和六氟磷酸根离子（［PF₆］^-）为阴离子,合成了含有丙基、丁基、壬基、乙苯基或氰甲基等阳离子取代基的聚合乙烯基咪唑基离子液体固定相,制备了13种离子液体石英毛细管色谱柱。考察了离子液体固定相结构与色谱柱McReynolds常数、热稳定性和测试化合物保留行为之间的构效关系,研究了阳离子取代基对固定相保留性能的影响规律;同时考察了测试化合物保留指数随温度变化的规律。结果表明,所合成的离子液体固定相具有较强的极性,其保留性能不仅与阳离子取代基的性质密切相关,而且受取代基结构和阴离子影响明显;在考察的温度范围内,测试化合物的保留指数变化规律与传统色谱固定相完全相同。     

12顶点[1-R-CB11-Me11]-碳硼烷氧化-还原过程二阶NLO效应的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）对12顶点[1-R-CB₁₁-Me₁₁]^-碳硼烷的结构和二阶非线性光学（NLO）调节效应进行计算分析. 结果表明,C位连接的取代基R供、吸电子能力的不同以及分子发生可逆氧化-还原反应对分子构型有一定影响. 由自然键轨道（NBO）电荷和电子自旋密度分析可知,分子的氧化中心是碳硼笼,分子的氧化反应可导致碳硼笼部分给、受体特性发生改变. 氧化态分子的第一超极化率总有效值（β_tot）大于相应还原态分子,当C位取代基R为供电子基团（—NH₂）的分子时,氧化态与还原态的β_tot值变化最大. 这类分子的氧化-还原反应可以有效调节二阶NLO光学效应.     

取代基效应对喹啉腈AIE荧光性能的研究

吡喃腈(DCM)类化合物作为传统的荧光染料, 其本身具有聚集荧光淬灭(Aggregation caused quenching, ACQ)的现象. 通过对吡喃腈母体进行结构修饰, 合成了一类具有长波长、聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)的喹啉腈(QM)衍生物, 该类化合物在良溶剂中呈现弱荧光, 但在聚集态和固态时荧光增强. 并进一步研究了取代基效应对这类AIE化合物荧光性能的影响, 卤素原子的引入使得聚集态荧光基本保持在561~571 nm之间, 但荧光量子效率变化很大, QM-Br的Φ_F值最大(13.9%), QM-F次之(8.7%), QM-I最小(3.4%). 给电子单元可与QM母体单元形成D-π-A结构, 其增强的推拉电子效应延长了聚集态波长, 同时能级带隙变窄. 取代基效应的研究有助于理解AIE化合物聚集微环境的变化, 为进一步发展近红外AIE荧光染料及其生物应用打下良好的基础.     

含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体的合成及介晶性

报道含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体化合物XC₆H₄N＝CHC₆H₄OC₁₀H₂₀COOCh* [X＝OC_nH_2n＋1, (n＝1～12,14), F, Cl, Br, CH₃] (1a～1q)的合成及液晶性. 目标化合物通过600 MHz ¹H NMR和元素分析进行了结构表征. 其介晶性通过偏光显微镜(POM)和差示扫描量热计(DSC)进行了研究. 结果显示: 所有化合物都具有胆甾相(N*). 对于烷氧基系列(X＝OC_nH_2n＋1), 有部分化合物还呈现了近晶A相(S_A), 且随着末端烷氧链长度的增加, 化合物的清亮点呈现缓慢下降的趋势, 而化合物从胆甾相到各向同性液体转变的熵变(ΔS_N*→I)则呈现奇-偶效应. 同时我们对比研究了取代基X对胆甾相稳定性的影响, 发现取代基X对胆甾相的稳定性高低顺序为: MeO＞Cl＞Br＞Me＞F. 这些结果证实了末端取代基的改变对化合物的相转变温度以及介晶性质有显著的影响.