一种新的离子簇被发现

美国布法罗市绍约州立大学的 M.Todd coolbaugh 等人在纯二甲基醚(DME)分子束中发现了一种新的离子簇——被两个或更多的 DME 分子溶剂化     

气相中卤代苯离子-分子反应产物的串联质谱研究

应用碰撞诱导解离技术研究了氯代苯、溴代苯和碘代苯离子-分子反应产物的碎裂反应特性,与联苯的分子离子和质子化溴代联苯的碰撞诱导解离谱比较获得了产物离子的结构信息.     

甲醇团簇的多光子电离质谱及其从头算

用355 nm激光对脉冲分子束超声膨胀冷却的甲醇分子进行多光子电离, 飞行时间质谱仪观测到除甲醇碎片离子外的质子化甲醇团簇(CH3OH)nH+(n=1-16), 且离子的种类及相对强度与激光相对于脉冲分子束的延时无关, 取决于团簇离子内在结构的稳定性. 结合从头算密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G(d)基组水平上优化得到了(CH3OH)n和(CH3OH)nH+(n=1-4)的稳定构型. 振动频谱分析显示, 团簇中最强的红外振动模主要来自氢键H伸缩振动的贡献. 团簇电离后发生于团簇内的质子转移反应也可能与激光电离引起的与氢键有关的振动模激发密切相关.     

芴羟甲基化合成9-芴甲醇过程中脱水产物生成的影响因素及机理

以多聚甲醛为羟甲基化试剂,在碱催化下芴一步生成9-芴甲醇过程极易发生单分子共轭碱消除,脱水生成富烯化合物,导致9-芴甲醇的选择性下降.为实现对该过程的调控,本文考察了温度、碱的种类、乙醇和多聚甲醛的添加等对9-芴甲醇脱水反应的影响,并结合动力学计算和同位素示踪,推测了芴羟甲基化合成9-芴甲醇过程中副产物生成的机理.结果表明,升高温度、增加碱性和添加甲醛有利于脱水反应发生.乙醇通过氢键作用促进脱水反应,添加量大时会导致芴负离子和9-芴甲醇负离子发生质子化作用.中间体可能会发生分子内氢传递或者夺取芴和9-芴甲醇的9位氢,促进脱水反应发生.     

吡啶团簇的飞秒光电离和从头计算研究

用飞秒激光电离飞行时间质谱研究了吡啶分子团簇在400 nm波长下的多光子光电离,实验观测到一系列的质子化和非质子化团簇离子.结果表明,质子转移也能发生在弱氢键结合的分子间.通过分析离子峰宽和离子信号强度随气源压力的变化,得到质子化团簇离子来源于大团簇离子的碎裂,而非质子化团簇离子是中性团簇直接电离的结果.从头计算结果表明,吡啶团簇是通过弱氢键C-H…N 结合在一起的,并且团簇离子离解倾向于生成质子化产物.     

核酸碱基与甘氨酸二肽间氢键作用的最佳位点

优化得到了碱基腺嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、鸟嘌呤及胞嘧啶与甘氨酸二肽分子形成的28个氢键复合物的稳定结构并计算了结合能, 探讨了五种碱基与甘氨酸二肽分子间氢键作用的最佳位点. 本文研究发现: 每种碱基均可以通过不同位点与二肽分子形成氢键复合物, 腺嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、鸟嘌呤及胞嘧啶分别最倾向使用A3、T1、U1、G3及C1位点与甘氨酸二肽分子形成氢键复合物; 碱基分子某位点的质子化反应焓变越负所形成的氢键复合物越稳定, 去质子化反应焓变越小所形成的氢键复合物越稳定; 由氢键复合物的结合能计算得到的稳定性次序与由碱基分子质子化和去质子化反应焓变推得的稳定性次序一致.     

C1～C3正构醛、醇在质子转移反应飞行时间质谱中的产物离子特征分析

为分析C₁～C₃正构醛、 醇化合物在质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF MS)中的产物离子特征, 考察了不同E/N值(E: 电场强度, N: 气体分子数密度)下C₁～C₃正构醛、 醇的产物离子种类和强度的变化. 结果表明, 低分子量正构醇类(甲醇、 乙醇和丙醇)倾向于形成质子化聚合物[nMH]⁺及其失水离子[nMH-H₂O]⁺, 且随着E/N值升高, 醇类会产生较多裂解碎片和多聚体离子. 低分子量正构醛(甲醛、 乙醛和丙醛)主要产生质子化产物[MH]⁺和一水合质子化产物[M·H₃O]⁺, 高E/N值(>125 Td)会抑制甲醛质子化, 也会抑制其加合产物的生成. 乙醛倾向于形成水加合物, 且随着E/N值增高, 质子化乙醛与一水合质子化乙醛的变化趋势相反. 另外, 丙醛在较高的E/N值下会产生一系列聚合物, 如[MH·C₂H₅]⁺和[2MH]⁺. 通过分析C₁～C₃正构醛、 醇的质子转移反应特征及产物离子形成过程, 获得了C₁～C₃正构醛、 醇的特征离子和对应的最佳E/N设置值, 为低分子量醛、 醇的定性分析提供了重要依据.     

气相中苯二聚体离子结构的串联质谱研究

应用碰撞诱导解离技术研究了苯自身化学电离条件下和苯化学电离（甲苯为反应气）条件下离子－分子反应产物ｍ／ｚ１５５和１５６离子的碰撞诱导解离（ＣＩＤ）破裂特性，并与化学电离条件下质子化联苯生成ｍ／ｚ１５５离子的ＣＩＤ碎裂反应相比较，获得了苯离子１－分子反应产物ｍ／ｚ１５５和１５６离子的结构信息。     

2—羟基—4—邻苯二甲酰亚胺基丁酸的氢迁移反应

在甲烷为反应气的化学电离质谱条件下，质子化的２－羟基－４－邻苯二甲酰亚胺基丁酸的单分子质谱碎裂产生了ｍ／ｚ１４８的碎片离子，表明其碎裂过程发生了氢迁移反应，ＡＭ在分子轨道的理论计算结果为可能的质子化位置提供了理论依据；建立在氘代同位素标记和碰撞诱导解离实验的基础上，我们提出此离子的形成可能同时存在单氢迁移和双氢迁移，一些质谱图中的物征碎片中离子为可能的ＭｃＬａｆｆｅｒｔｙ重排和离子／中性（碎片）复     

d(TC_n)序列形成i-Motif四聚体的电喷雾质谱分析

富含胞嘧啶(C)的DNA序列d(TCn)能通过C和质子化CH+氢键之间的相互作用形成平行的双链结构,两条质子化双链从头到尾插入,进一步形成反平行i-Motif四链结构.利用电喷雾质谱在乙酸一乙酸铵缓冲溶液中研究了样品浓度、缓冲液的浓度、溶液的pH值及d(TCn)序列中C的长度(n=3,4,5,6)对d(TCn)形成四分子i-Motif结构影响.结果显示:d(TCs)序列在pH 4.0～5.0,甲醇含量为30％,浓度为20 mmol/L醋酸-醋酸铵缓冲溶液中形成四聚体准分子离子强度最高.对于所研究的d(TCn)序列,序列长度(n)越大,形成四分子i-Motif离子的相对强度越高.     

脂肪胺分子离子及质子化脂肪胺分子的碎裂反应

应用碰撞诱导解离(CID)技术研究了电子轰击方法产生的脂肪胺分子离子和化学电离方法产生的质子化脂肪胺分子的碎裂反应。质子化脂肪胺碰撞活化后的主要碎裂通道包括丢失C_XH_(2X)、C_XH_(2X 1)、C_XH_(2X 2)单元及NH_3和生成[C_yH_(2y 1)]及CH_3CH=NH_2~ 离子。脂肪胺分子离子碰撞活化后的主要碎裂通道是丢失C_XH_(2X)、C_XH_(2X 1)及NH_3和生成[C_mH_(2m-1)]~ 、CH_2NH_2~ 及CH_3CHNH_2~ 离子。随着碰撞能的增加,远电荷碎裂反应和电荷诱导碎裂反应之间竞争引起产物离子的的分布发生变化,如[C_mH_(2m-1)]~ 和[C_yH_(2y 1)]~ 离子。自由基机理可以解释质子化脂肪胺分子的远电荷反应。分子内氢抽取可以解释脂肪胺分子离子的碎裂反应。     

工程化蛋白质纳米孔实时监测镉离子与谷胱甘肽的单分子反应

本研究利用合成的全-6-季铵基-β-环糊精(Per-6-quaternary ammonium-β-cyclodextrin,p-QABCD)装备基因工程化的α-溶血素(α-Hemolysin,αHL)蛋白质纳米孔(M113R)7,构建全新的单分子纳米孔反应器,在单分子水平实现对谷胱甘肽(GSH)和镉离子(Cd2+)的络合反应的实时原位监测,并辨认络合反应的不同路径、反应中间产物和最终产物.结果表明,溶液的pH值显著影响GSH与Cd2+络合产物的络合比例.pH=7.4时,GSH与Cd2+络合反应的最终产物为Cd(GSH)2;pH=9.0时,最终产物为Cd(GSH)2和Cd2(GSH)2.其中,Cd2(GSH)2的形成遵循两种路径:(1)一个Cd2+首先结合两个GSH分子的巯基形成Cd(GSH)2,然后,第二个Cd2+结合去质子化的氨基形成Cd2(GSH)2;(2)两个Cd2+分别结合同一个GSH分子的巯基和去质子化的氨基形成Cd2(GSH)1,然后,第二个GSH分子的巯基和去质子化的氨基结合Cd2(GSH)1的Cd2+形成Cd2(GSH)2.本研究实现了在单分子水平无标记和无化学修饰研究金属离子和生物小分子的反应,对理解细胞内重金属的解毒机理和拓展纳米孔单分子技术的研究领域具有重要意义.     

脂肪胺分子离子及质子化脂肪胺分子的碎裂反应

应用碰撞诱导解离(CID)技术研究了电子轰击方法产生的脂肪胺分子离子和化学电离方法产生的质子化脂肪胺分子的碎裂反应。质子化脂肪胺碰撞活化后的主要碎裂通道包括丢失C~XH~2~X、C~XH~2~X~+~1、C~XH~2~X~+~2单元及NH~3和生成[C~yH~2~y~+~1]^+及CH~3CH=NH~2^+离子。脂肪胺分子离子碰撞活化后的主要碎裂通道是丢失C~XH~2~X、C~XH~2~X~+~1及NH~3和生成[C~mH~2~m~-~1]^+、CH~2NH~2^+及CH~3CHNH~2^+离子。随着碰撞能的增加，远电荷碎裂反应和电荷诱导碎裂反应之间竞争引起产物离子的分布发生变化，如[C~mH~2~m~-~1]^+和[C~yH~2~y~+~1]^+离子。自由基机理可以解释质子化脂肪胺分子的远电荷反应。分子内氢抽取可以解释脂肪胺分子离子的碎裂反应。     

在手性复合物中持有质子的小分子

Indiana大学(Bloomington)的B.M.Nugent,RA.Yoder和J.N.Johnson设计并合成了一种能够在手性复合物中持有质子的分子。这种质子化的小分子在制备手性产物的有机反应中,可以起到加速和指向的作用。实验证明,设计一种能够较长时间持有质子,以便用作手性催化剂的配位复合物是可能的。而过去认为把这样一种复合物用于这样的反应是难以实现的。作者曾经把它用于所谓的aza Henry反应,即将硝基烷基加成到碳氮双键上的反应,如果用的是未质子化的小分子,反应就和未加催化剂时一样,进行缓慢,产物为外消旋混合物。而质子化后,这种小分子就可以使得…     

共轭双烯硼化质子化反应的研究进展

共轭双烯的硼化质子化反应由于反应条件温和以及官能团兼容性广泛,目前已经成为合成烯丙基硼化物以及高烯丙基硼化物的重要方法之一.随着多个课题组在本领域取得重要进展,共轭双烯的硼化质子化反应已经实现高化学选择性、区域选择性以及对映选择性转化.此外一些基于硼化质子化的高效串联反应已被设计并实现,并且有的方法已经被证实可以用于生物活性分子的高效合成.近年来,无过渡金属催化的共轭烯烃硼化质子化反应也被实现.本综述将总结共轭双烯的硼化质子化反应的研究进展,介绍各个反应的底物范围,并讨论反应的机理过程.     

阵列纳米通道中氨基官能团质子化研究

质子化过程是大多数酸碱理论的核心,也发生在许多生命过程中。因此,研究限域环境中分子或官能团的质子化过程将为进一步认识酸碱理论和阐述限域环境中生物分子的基本行为提供理论依据。本文提出了一种以荷电电化学探针检测多孔氧化铝阵列纳米通道内表面官能团质子化过程的新方法。该方法利用纳米通道表面官能团的质子化过程改变了表面荷电性质,从而调控荷电电化学探针在纳米通道中的传输行为。实验中以喷涂在阵列氧化铝纳米通道膜一侧的薄金膜为工作电极,检测通过阵列纳米通道荷电电化学探针的流量,以此获得纳米通道限域条件下的质子化过程。同时以多孔氧化铝阵列纳米通道为限域空腔,利用硅烷化反应将氨基修饰在纳米通道的内表面,通过检测不同pH值条件下铁氰酸根离子在纳米通道中流量的变化,获得了纳米通道限域条件下氨基质子化滴定曲线。结果表明,纳米通道限域条件下氨基官能团发生一步质子化,其pK1/2值为5.9。本文提出的方法适用于研究纳米通道限域条件下其它官能团或生物分子的质子化过程。     

[Ln（EDBP）2（DME）Na（DME）3]（Ln=Er,Yb,Sm）的合成、结构和引发ε-己内酯开环聚合的研究

通过2,2′-亚乙基双（4,6-二叔丁基苯酚）（EDBPH2）的钠盐与硼氢化稀土Ln（BH4）3·3THF（Ln=Er,Yb,Sm）盐交换反应,可以得到离子对形式的三种双金属配合物[Ln（EDBP）2-（DME）Na（DME）3][Ln=Er（1）,Yb（2）,Sm（3）].得到的配合物通过元素分析,FT-IR进行了表征,并对其中的Er配合物进行了X射线单晶衍射表征,确定了其结构.研究结果表明,两分子双酚配体中的四个氧原子及一个乙二醇二甲醚（DME）中的两个氧原子与稀土Er进行了配位,而钠离子作为平衡电荷的形式存在.配合物1～3都能作为单组分引发剂催化ε-己内酯开环聚合.     

甘油快原子轰击质谱的量子化学研究

用标准MNDO方法优化了甘油快原子轰击正离子谱中的主要离子构型,计算了生成热、质子化能以及亚稳断裂的活化势垒,研究了质子化甘油二步脱水反应的机理,并指出脱水产物C_3H_5O~+离子存在2种不同的构型。     

H-ZSM-5分子筛上的乙烯二聚反应机理的理论计算研究

应用分子力学和量子力学联合的ONIOM2(B3LYP/6-31G(d,p):UFF)计算方法研究了H-ZSM-5分子筛上乙烯二聚反应的机理. 用40T簇模型模拟ZSM-5分子筛位于孔道交叉点的酸性位,对乙烯二聚过程的分步反应和协同反应两种机理进行了考察. 对于分步反应机理,乙烯分子首先通过π-氢键作用在酸性位形成稳定的吸附络合物,再进一步发生质子化并生成乙醇盐中间体,随后乙醇盐与第二个乙烯分子发生碳-碳键结合形成丁醇盐产物. 第一步质子化和第二步碳链聚合的活化能分别为152.88和119.45 kJ/mol, 表明乙烯质子化反应为速控步骤. 对于协同反应机理,乙烯质子化、碳-碳键和碳-氧键生成同时进行,生成丁醇盐,反应的活化能为162.30 kJ/mol, 略高于分步反应机理中的速控步骤. 计算结果表明这两种反应机理之间存在相互竞争.     

气相CH5O+离子的研究碰撞诱导解离谱及量子化学计算

用碰撞诱导解离谱(CID)和MNDO半经验计算方法研究了由两种方式(甲醇质子化以及CH_3~+与H_2O缔合)生成CH_5O~+离子的结构。结果表明两者具有相同结构即CH_3OH_2~+。理论计算和实验测定CH_3OH_2~+脱氢反应的动能释放吻合得很好, 并讨论了该反应的过渡态。