一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(Ⅲ)TMTAA]催化过氧化氢歧化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法计算了一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(Ⅲ)TMTAA]催化H2O2歧化的反应机理.对二重态、四重态和六重态势能面上各驻点进行了全优化,发现反应易于沿四重态势能面发生.整个反应分两阶段进行,第一阶段通过氧氧均裂形成中间体IM6和第一个水,第二阶段经两次氢转移形成第二个水.反应决速步骤为O—O均裂步骤,能垒为63.9kJ·mol-1,相对于自由H2O2均裂所需能垒226.7kJ·mol-1有较大的降低.这表明标题配合物可有效地降低标题反应的能垒,有可能作为一种潜在的过氧化氢仿酶.     

4-氯-2-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉)苯酚铜(Ⅱ)配合物的晶体结构及其与DNA的相互作用

利用菲咯啉酮衍生物4-氯-2-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉)苯酚(HL)设计合成了一种新的单核铜配合物[Cu (L)(5-Cl-sal)(DMF)]ClO₄·DMF (5-Cl-Hsal=5-氯-水杨醛),用元素分析和X射线单晶衍射等手段对配合物进行了表征。该配合物晶体属三斜晶系,P1空间群。用紫外吸收光谱、荧光光谱和凝胶电泳等方法研究了配合物与DNA的相互作用。结果表明,配合物以插入方式与CT-DNA结合,结合常数为1.02×10³ L·mol^-1。同时配合物也能较大程度淬灭EB-DNA复合物的荧光,表观键合常数为4.37×10⁵ L·mol^-1,略小于经典键合常数10⁷ L·mol^-1。淬灭机理为动态淬灭。凝胶电泳实验研究表明配合物在H₂O₂存在下可将pBR322质粒DNA切割为开环缺口型DNA和线型DNA,配合物浓度越大,切割效果越好。机理研究显示,配合物切割DNA的反应是由羟基自由基(·OH)和单线态氧(¹O₂)作为活性物种的氧化切割过程。     

Phen-铜(II)-氨基酸配合物的合成、表征及其SOD活性

合成了3个新的SOD模拟配合物：[Cu(Phen)(L-Gln)(H₂O)]Cl·2H₂O (1)、[Cu(Phen)(L-Ala)(H₂O)]Cl·4H₂O (2)、[Cu(Phen)(L-Thr)(H₂O)]Cl·2H₂O (3) [Phen(1，10-邻菲咯啉)、L-Gln(谷氨酰胺)、L-Ala(丙氨酸)、L-Thr(苏氨酸)]。用元素分析、摩尔电导、红外光谱、紫外-可见光谱对配合物进行了表征。用X-射线衍射对配合物[Cu(Phen)(L-Gln)(H₂O)]Cl·2H₂O的晶体结构进行了测定。用氯化硝基四氮唑蓝(NBT)光还原法对这3个配合物催化歧化超氧阴离子自由基(O₂^{- ·})的能力进行了测定。结果表明：这些配合物具有较高的SOD活性， 催化速率常数K_Q分别为1.58 × 10⁷ mol^-1·L·s^-1、5.65 × 10⁷ mol^-1·L·s^-1、0.83 × 10⁷ mol^-1·L·s^-1。     

La-O小团簇上超氧物种与过氧物种间的连接途径

采用密度泛函理论方法考察了La-O团簇上超氧物种与过氧物种间转化的连接途径. 单重态下, 团簇上单个超氧物种可通过一系列臭氧物种转化为过氧物种, 且转化能垒较高;三重态下, 单个超氧物种则并无与过氧物种间连接的途径. 然而, La-O团簇上两超氧物种间的相互作用及其转化也具单重态和三重态两条途径. 三重态下, 超氧物种可很容易地转化为过氧物种(O₂^- + O₂^-↔O₂^2- + O₂), 超氧物种与过氧物种处于快速的交换状态之中;单重态下, 超氧物种转化为过氧物种则需较高的活化能垒, 表明在单重态下这些氧物种具有较高的稳定性.     

乳酸配合物(NH4)2[Sr(C3H5O3)4]的晶体结构、Hirshfeld表面分析和溶液化学性质

合成了无水乳酸配合物(NH₄)₂[Sr(C₃H₅O₃)₄]。用X射线单晶衍射仪对该配合物的晶体结构进行了表征,确定了其组成、空间结构和配位方式。绘制了配合物的Hirshfeld表面和2D指纹图,揭示了分子间的相互作用以及该配合物具有多个配位位点和较强的配位活性。根据相关的晶体数据计算出了该配合物的晶格能及其对应阴离子的摩尔体积,计算得到该配合物的晶格能为2 742.9 kJ·mol^-1。用等温环境反应-溶解量热计测量了该配合物在298 K超纯水溶剂中的溶解焓。根据Pitzer电解质溶液理论,在298 K下获得了该配合物的无限稀释摩尔溶解焓Δ_sH_m^∞和Pitzer参数,确定该配合物的Δ_sH_m^∞为(114.01±0.04) kJ·mol^-1。计算了该配合物的表观相对摩尔焓(^ΦL)以及不同浓度下溶质和溶剂的相对偏摩尔焓(L₁和L₂)。最后,根据晶格能和Δ_sH_m^∞设计了热化学循环,并计算出了阴离子的水合焓值。热重和微商热重曲线进一步揭示了该配合物的结构。     

三核钨簇合物-V2O5催化剂对苯乙烯氧化反应的催化

本文研究了三核钨簇合物［W₃O₂(CH₃CO₂)₆(H₂O)₃］Br₃·2H₂O与一些物质组成的二元催化剂对苯乙烯氧化反应的催化作用,结果表明：钨簇合物-V₂O₅催化剂对苯乙烯氧化反应的催化效果特别显著,而且在反应前后其重量、结构及催化活性基本不变,可以多次回收重复使用。对影响钨簇合物-V₂O₅催化剂催化性能的几个因素进行了讨论,测定了催化剂及其吸附氧气的红外光谱,说明钨簇合物及V₂O₅可以与O₂形成分子氧配合物及超氧(O^-₂)配合物。     

乳酸配合物(NH4)2[Sr(C3H5O3)4]的晶体结构、Hirshfeld表面分析和溶液化学性质

合成了无水乳酸配合物(NH₄)₂[Sr(C₃H₅O₃)₄]。用X射线单晶衍射仪对该配合物的晶体结构进行了表征,确定了其组成、空间结构和配位方式。绘制了配合物的Hirshfeld表面和2D指纹图,揭示了分子间的相互作用以及该配合物具有多个配位位点和较强的配位活性。根据相关的晶体数据计算出了该配合物的晶格能及其对应阴离子的摩尔体积,计算得到该配合物的晶格能为2742.9 kJ·mol^-1。用等温环境反应-溶解量热计测量了该配合物在298 K超纯水溶剂中的溶解焓。根据Pitzer电解质溶液理论,在298 K下获得了该配合物的无限稀释摩尔溶解焓△_sH_m^∞和Pitzer参数,确定该配合物的△_sH_m^∞为(114.01±0.04) kJ·mol^-1。计算了该配合物的表观相对摩尔焓(^ΦL)以及不同浓度下溶质和溶剂的相对偏摩尔焓(L₁和L₂)。最后,根据晶格能和△_sH_m^∞设计了热化学循环,并计算出了阴离子的水合焓值。热重和微商热重曲线进一步揭示了该配合物的结构。     

单双核金属配合物选择性催化氧化对甲氧基苦杏仁酸

制备了以铜、钴、锰为中心离子的三种单核金属配合物L¹Cu、L¹Co、L¹Mn (L¹=N,N'-(2-羟乙基)丙二酰胺)和三种双核金属配合物L²Cu、L²Co、L²Mn (L²=N,N'-{2-(2-羟乙基氨基)乙基}丙二酰胺). 研究发现在缓冲溶液中六种金属配合物能将对甲氧基苦杏仁酸(4-MMA)高选择性地氧化成对甲氧基苯甲醛(AAD)以及少量对甲氧基苯甲酸(4-MBA), AAD的选择性(S)大于96%. 然而不同的催化体系在反应速率上表现了很大的不同: 铜金属配合物的催化活性最好; 双核配合物表现出更高的催化效率. 研究了酒石酸(TA)、磷酸(H₃O₄)、醋酸(HAc)三种缓冲溶液体系对L¹Cu催化H₂O₂氧化4-MMA反应的影响, 结果表明缓冲溶液种类对反应速率和选择性影响很大.研究了35℃时弱酸性条件(pH值从2.5到4.5的范围内)在酒石酸缓冲溶液中六种金属配合物催化H₂O₂氧化4-MMA的动力学, 计算出不同pH值条件下催化反应的表观反应速率常数k_obs, 并且讨论了pH值对催化反应的影响.     

水杨醛肟和乙酰氧肟酸钛氧簇合物的合成及光电性质

通过溶剂热合成方法,以水杨醛肟(H₂Saox)和乙酰氧肟酸(H₂Ahox)为染料敏化功能配体,分别以异丁酸(HiBuac)和苯基膦酸(PhPO₃H₂)为辅助配体,与钛酸四异丙酯(Ti (OⁱPr)₄)反应,合成了六核钛氧簇配合物[Ti₆(μ₃-O)₄(Saox)₂(ⁱBuac)₄(OⁱPr)₈](1)和八核钛氧簇配合物[Ti₈(μ₃-O)₂(Ahox)₂(PhPO₃)₄(OⁱPr)₁₆](2)。配合物1和2均通过红外光谱、元素分析和单晶X射线衍射进行了结构表征。光谱性质表明,配合物1和2在可见光区均有吸收,其带隙分别为2.43和2.61 eV。配合物2是首个基于乙酰氧肟酸的钛氧簇,具有光催化析氢性能且速率可达140.2 μmol·g^-1·h^-1。     

单锰取代的Keggin型多酸吸附大气小分子X(X=H2O,N2,O2,NO,N2O,CO和CO2)的密度泛函理论计算研究

基于密度泛函理论（DFT） M06L方法对一系列单锰取代的Keggin型POM吸附大气小分子X（X=H₂O,N₂,O₂,NO,N₂O,CO和CO₂）配合物的分子几何,电子结构和成键性质进行了系统研究。由于POM的多阴离子性质,铯盐Cs₄[PW₁₁O₃₉Mn^ⅢH₂O]被用来考虑抗衡离子效应。DFT-M06L计算表明,当改变4个Cs抗衡阳离子的位置时,多酸阴离子的几何结构和电子结构参数几乎没有变化。当不考虑抗衡离子效应,在气相和溶液中单独优化多酸阴离子（[PW₁₁O₃₉Mn^ⅢH₂O]^4-）时,其主要几何和电子参数没有显著变化。比较不同自旋态的能量表明[PW₁₁O₃₉Mn^ⅡX]^4-（X=H₂O、N₂、N₂O、CO和CO₂）的最低能量态是高自旋五重态,[PW₁₁O₃₉Mn^ⅢO₂]^4-为三重态,而[PW₁₁O₃₉Mn^ⅢNO]^4-则为双重态。这些大气小分子在类卟啉POM配体上的吸附能量按照以下顺序增加：N₂ < N₂O < CO≈CO₂ < O₂ < H₂O < NO。POM-Mn-NO配合物具有较大的吸附能。Mulliken布居分析表明,NO配体与多酸中Mn^Ⅲ中心的相互作用主要来自于中间自旋态的Mn^Ⅲ中心与NO^·分子之间的反铁磁性耦合相互作用。     

脉冲光声量热法测量n-C4H9Co(Salen)H2O的Co-C键离解能

By using photoacoustic calorimetry, a photoacoustic measurement system is applied to determine the Co-C bond dissociation energy of n C₄H₉Co(Salen)H₂O, which is 116±8kJ·mol^-1. This value is in agreement with the activation enthalpy of the Co-C bond homolytic cleavage reaction that obtained by the kinetic method.     

Theoretical study of the mechanism for C-H bond activation in spin-forbidden reaction between Ti<Superscript>+</Superscript> and C<Subscript>2</Subscript>H<Subscript>4</Subscript>

The mechanism of the spin-forbidden reaction Ti⁺(⁴F, 3d²4s¹) + C₂H₄→TiC₂H₂ ⁺ (²A₂) + H₂ on both doublet and quartet potential energy surfaces has been investigated at the B3LYP level of theory. Crossing points between the potential energy surfaces and the possible spin inversion process are discussed by means of spin-orbit coupling (SOC) calculations. The strength of the SOC between the low-lying quartet state and the doublet state is 59.3 cm⁻¹ in the intermediate complex IM1-⁴B₂. Thus, the changes of its spin multiplicity may occur from the quartet to the doublet surface to form IM1-²A₁, leading to a sig-nificant decrease in the barrier height on the quartet PES. After the insertion intermediate IM2, two distinct reaction paths on the doublet PES have been found, i.e., a stepwise path and a concerted path. The latter is found to be the lowest energy path on the doublet PES to exothermic TiC₂H₂ ⁺(²A₂) + H₂ products, with the active barrier of 4.52 kcal/mol. In other words, this reaction proceeds in the following way: Ti⁺+C₂H₄→⁴IC→IM1-⁴B₂→^4,2ISC→IM1-²A₁→[²TS_ins]→IM2→[²TS_MCTS]→IM5→TiC₂H₂ ⁺(²A₂)+H₂. Supported by ‘Qinglan’ Talent Engineering Funds by Tianshui Normal University.     

稀土配合物[Pr(C3H7NO2)2(C3H4N2)(H2O)](ClO4)3的标准生成焓及热分解动力学研究

合成了高氯酸镨和咪唑(C₃H₄N₂), DL-α-丙氨酸(C₃H₇NO₂)混配配合物晶体. 经傅立叶变换红外光谱、化学分析和元素分析确定其组成为[Pr(C₃H₇NO₂)₂(C₃H₄N₂)(H₂O)](ClO₄)₃. 使用具有恒温环境的溶解-反应量热计, 以2.0 mol•L^－1 HCl为量热溶剂, 在T＝(298.150±0.001) K时测定出化学反应PrCl₃•6H₂O(s)＋2C₃H₇NO₂(s)＋C₃H₄N₂(s)＋3NaClO₄(s)＝[Pr(C₃H₇NO₂)₂(C₃H₄N₂)(H₂O)](ClO₄)₃(s)＋3NaCl(s)＋5H₂O(1)的标准摩尔反应焓为Δ_rH_m^ө＝(39.26±0.11) kJ•mol^－1. 根据盖斯定律, 计算出配合物的标准摩尔生成焓为Δ_fH_m^ө{[Pr(C₃H₇NO₂)₂(C₃H₄N₂)(H₂O)](ClO₄)₃(s), 298.150 K}＝(－2424.2±3.3) kJ•mol^－1. 采用TG-DTG技术研究了配合物在流动高纯氮气(99.99%)气氛中的非等温热分解动力学, 运用微分法(Achar-Brindley-sharp和Kissinger法)和积分法(Satava-Sestak和Coats-Redfern法)对非等温动力学数据进行分析, 求得分解反应的表观活化能E＝108.9 kJ•mol^－1, 动力学方程式为dα/dt＝2(5.90×10⁸/3)(1－α)[－ln(1－α)]^－1exp(－108.9×10³/RT).     

HO2自由基与NO2反应通道的理论研究

应用密度泛函理论DFT/B3LYP对HO₂＋NO₂反应进行了研究, 在B3LYP/6-311G^**和CCSD(T)/6-311G^**水平上计算了HO₂自由基与NO₂分子反应的单重态和三重态反应势能面, 计算结果表明, 单重态反应势能面中的直接氢抽提反应机理是此反应的主要反应通道, 即HO₂自由基的氢原子转移到NO₂分子的氮原子上形成产物P₁ (HNO₂＋³O₂), 另一个可能的反应通道是单重态反应势能面上HO₂中的端位氧原子进攻NO₂分子中的氮原子形成中间体1 (HOONO₂), 接着中间体1 (HOONO₂)经过氢转移形成产物P₂ (trans-HONO＋³O₂), 以上两个反应通道都是放热反应通道, 分别放热90.14和132.52 kJ•mol^－1.     

The DFT and ab initio investigations on the mechanism of CF3O2 + H reaction

The mechanisms for the reaction of CF₃O₂ with atomic hydrogen were studied with ab initio and DFT methods. The results reveal that the reaction could take place on the singlet and triplet potential energy surfaces (PES). For the singlet PES, addition/elimination and substitution mechanisms are determined, and the former one is dominant. The most favorable channel involves the association of CF₃O₂ with H atom to form CF₃O₂H (IM1) via a barrierless process, and then the O–O bond dissociates to give out CF₃O + OH. The secondary product might be CF₃OH + O, formed from the O–O bond cleavage in the initial adduct CF₃O(H)O (IM2). Other products such as CF₃ + O₂H, HF + CF₂O₂ and O₂ + CHF₃ are of no importances because of higher barriers. On the triplet PES, only substitution mechanism is located. With higher barriers involving, the channels on the triplet PES could be negligible compared with the channels on the singlet PES.     

CCl2与CH2O插入反应机理及热力学与动力学特性的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G*和高级电子相关耦合簇[CCSD(T)/6-311G*]方法计算研究了CCl₂与CH₂O的插入反应机理, 全参数优化了反应势能面各驻点的几何构型, 用内禀反应坐标(IRC)和频率分析方法, 对过渡态进行了验证. 研究结果表明: 反应(1)是单重态二氯卡宾与甲醛插入反应的主反应通道. 该反应由两步组成: (i)两反应物首先经一无能垒的放热反应, 放出9.73 kJ•mol^－1的热量, 生成一中间体IM1, (ii)中间体IM1经一过渡态TS1, 发生H的转移, 生成产物P1, 其势垒为47.32 kJ•mol^－1. 用RRKM-TST理论计算了300～1900 K温度范围内反应(1)的压力效应. 用经Wigner校正的Eyring过渡态理论研究了不同温度下该反应的热力学和动力学性质. 从热力学和动力学角度综合分析, 在高压限101325 Pa下, 该反应进行的适宜温度范围为400～1800 K, 如此, 反应既有较大的自发趋势和平衡常数, 又具有较快的反应速率.     

Ethylene addition to OsO3(CH2) - A theoretical study

Quantum chemical calculations at the B3LYP/TZVP level of theory have been carried out for the initial steps of the addition reaction of ethylene to OsO₃(CH₂). The calculations predict that there are two reaction channels with low activation barriers. The kinetically and thermodynamically most favored reaction is the [3+2]_O, C addition which has a barrier of only 2.3 kcal mol⁻¹. The [3+2]_O, O addition has a slightly higher barrier of 6.5 kcal mol⁻¹. Four other reactions of OsO₃(CH₂) with C₂H₄ have significantly larger activation barriers. The addition of ethylene to one oxo group with concomitant migration of one hydrogen atom from ethylene to the methylene ligand yields thermodynamically stable products but the activation energies for the reactions are 16.7 and 20.9 kcal mol⁻¹. Even higher barriers are calculated for the [2+2] addition to the OsO bond (32.6 kcal mol⁻¹) and for the addition to the oxygen atom yielding an oxiran complex (41.2 kcal mol⁻¹). The activation barriers for the rearrangement to the bisoxoosmaoxirane isomer (36.3 kcal mol⁻¹) and for the addition reactions of the latter with C₂H₄ are also quite high. The most favorable reactions of the cyclic isomer are the slightly exothermic [2+2] addition across the OsO bond which has an activation barrier of 46.6 kcal mol⁻¹ and the [3+2]_O, O addition which is an endothermic process with an activation barrier of 44.3 kcal mol⁻¹.     

Synthesis and thermochemistry of SrB2O4·4H2O and SrB2O4

Two pure strontium borates SrB₂O₄·4H₂O and SrB₂O₄ have been synthesized and characterized by means of chemical analysis and XRD, FT-IR, DTA-TG techniques. The molar enthalpies of solution of SrB₂O₄·4H₂O and SrB₂O₄ in 1 mol dm⁻³ HCl(aq) were measured to be −(9.92 ± 0.20) kJ mol⁻¹ and −(81.27 ± 0.30) kJ mol⁻¹, respectively. The molar enthalpy of solution of Sr(OH)₂·8H₂O in (HCl + H₃BO₃)(aq) were determined to be −(51.69 ± 0.15) kJ mol⁻¹. With the use of the enthalpy of solution of H₃BO₃ in 1 mol dm⁻³ HCl(aq), and the standard molar enthalpies of formation for Sr(OH)₂·8H₂O(s), H₃BO₃(s), and H₂O(l), the standard molar enthalpies of formation of −(3253.1 ± 1.7) kJ mol⁻¹ for SrB₂O₄·4H₂O, and of −(2038.4 ± 1.7) kJ mol⁻¹ for SrB₂O₄ were obtained.     

[Gd2(Gly)6(H2O)4](ClO4)6(H2O)5的合成、晶体结构与热化学研究

利用微波技术合成了配合物[Gd₂(Gly)₆(H₂O)₄](ClO₄)₆(H₂O)₅, 进行了化学成分分析、红外表征和热重分析. 应用X衍射仪测定其晶体结构, 该晶体为一维链结构, 属三斜晶系, P 空间群, 晶胞参数: a＝1.1569(17) nm, b＝1.4138(2) nm, c＝1.5642(2) nm, α＝96.910(2)°, β＝102.735(2)°, γ＝105.512(2)°, V＝2.3606(6) nm³, Z＝2, D_c＝2.144 g•cm^－3. 采用精密溶解-反应量热计, 通过设计热化学循环, 计算出了该配合物的标准摩尔生成焓为 －(7960.73±3.23) kJ•mol^－1.