HNCO + CN反应途径的从头计算

在6-311G(d, p)基组水平上, 采用全电子的UMP2方法对HNCO和CN自由基的反应途径进行了研究, 结果表明, 反应存在如下两条反应通道: HNCO + CN→NCO + HCN (1); HNCO + CN→HNCN + CO (2). 其中反应(1)是吸氢反应, 氢转移过程在分子间以协同方式进行, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒是 20.80 kJ/mol, 在反应的温度区间(1000~2100 K), 传统过渡态理论得出的速率常数值范围是0.32×10^−11~6.9×10^−11 cm³·mol^−1·s^−1, 支持了实验预测结果. 反应(2)是分步反应, 在反应途径上存在分子中间体, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒为83.42 kJ/mol. 反应通道(2)的位垒大于反应通道(1).     

苯硝化反应机理及其溶剂效应的理论研究

在密度泛函理论(DFT)非限制B3LYP/6-311G^**水平上, 求得苯与硝酰阳离子(NO₂⁺ )硝化反应势能面上的π-过渡态、σ-过渡态, 以及由这两个过渡态通过内禀反应坐标(IRC)计算所得σ-反应络合物和σ-中间体(Wheland中间体)的全优化几何构型、电子结构、IR光谱和热力学性质, 确认了反应通道, 阐明了在亲电取代过程中无同位素效应的实验事实; 求得气相中反应的活化能为8.370 kJ/mol, 速率常数数量级为10¹⁰ mol^-1·s^-1. 从热力学和动力学两方面阐明了苯硝化的亲电取代机理优于单电子转移双自由基机理. 通过自洽反应场(SCRF)B3LYP/6-311G^**计算, 系统研究了相对介电常数分别为5.0, 25.0, 50.0和78.5的溶剂对苯与NO₂⁺反应过程中各驻点的结构和反应机理的影响, 发现溶剂效应使气相中形成σ-过渡态(速控步骤)的活化能下降, 并使该步骤在水溶液中成为无垒反应. 此外还揭示了实验与理论共同关心的Wheland中间体的电荷分布、偶极矩、前线轨道能级差与溶剂稳定化能之间存在的良好线性关系.     

脉冲辐解研究类胡萝卜素与CCl3OO 的反应

通过脉冲辐解研究CCl₃OO×与胭脂树橙(BIX), β-胡萝卜素(b-C)及番茄红素(LYC)在水/醇均相混液中反应. 在与CCl₃OO×反应过程中, 类胡萝卜素本底吸收位置(BIX在500 nm左右, b-C在450 nm左右, LYC在500 nm左右)有明显的漂白, BIX与b-C在650 nm左右有反应产物生成过程的吸收峰出现. BIX和b-C与CCl₃OO×反应的二级反应速率常数分别为1.78 ´ 10⁸与7.8 ´ 10⁷ mol^-1·dm³·s^-1 , LYC与CCl₃OO ×反应只观察到漂白过程, 表明LYC与CCl₃OO×反应产物在检测范围内没有特征吸收, 根据漂白过程求得二级反应速率常数为4 ´ 10⁷ mol^-1·dm³·s^-1.     

乙烯/臭氧/水气相反应体系羟甲基过氧化氢产生机理及其动力学

在室温(298±2 K)、大气压(1´10⁵ Pa)条件下研究了乙烯/臭氧/水反应体系中羟甲基过氧化氢(HOCH₂OOH, HMHP)产生机理及其动力学. 反应物采用长光路Fourier红外光谱(LP-FTIR)原位测定. HMHP经低温采集后利用高压液相色谱(HPLC)柱后荧光技术测定. 模式拟合得到的CH₂O₂+H₂O→HMHP(R3)速率常数(k₃)介于(1.6~6.0)×10^−17 cm³·molecule^−1·s^−1. 另外, 采用密度泛函理论在QCISD(T)/6-311+(2d,2p)//B3LYP/6-311+G(2d,2p)水平得到反应(R3)势能面及内禀反应坐标的基础上, 应用Polyrate 程序计算得到了298 K下该反应的经典过渡态理论(TST)速率常数k^TST和正则变分过渡态理论(CVT)速率常数k^CVT, 并应用小曲率隧道效应模型(SCT)对k^CVT进行了校正, 得到了经小曲率隧道效应校正后的速率常数k^CVT/SCT, 分别为2.47×10^−17, 2.47×10^−17和5.22×10^−17 cm³·molecule^−1·s^−1, 与模式拟合得到的结果基本一致.     

355 nm光照下联苯与HNO2的交叉反应机理

利用激光闪光光解瞬态吸收光谱及气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分别对HNO₂与联苯水溶液经紫外光照射后发生的交叉反应的机理及最终产物进行了研究. 结果表明, HNO₂受355 nm紫外光激发产生的•OH能够快速加合至联苯的苯环上形成Bp-OH加合物, 其二级反应速率常数为9.5×10⁹ L·mol^-1·s^-1. 从动力学角度验证该加合物能够与H+发生反应, 亦可被HNO₂氧化为亚硝基联苯酚. 故大气水体中的HNO₂与联苯在紫外光照射下发生的交叉反应可能是环境中硝基化合物的来源之一.     

H+、NH+4对HMX的N—NO2键解离能的影响

采用密度泛函理论的B3P86/6-31G**方法, 优化了β-HMX及其与H⁺、NH^+₄分别形成的复合物的稳定结构, 计算了β-HMX以及复合物中最弱的N—NO₂键解离能. 结果发现, HMX与H⁺、NH^+₄形成复合物后, 使HMX的构型产生较大变化; 与H⁺结合后, HMX的一个N—NO₂键显著伸长, 键级变小; 但与NH^+₄形成复合物后, HMX中键级最小的N—NO₂键长变化不大. 键解离能计算表明, 同β-HMX相比, 与H⁺形成的两种复合物中N—NO₂键解离能分别降低了近20 和82 kJ·mol^-1, 而HMX与NH^+₄形成的复合物中N—NO₂键解离能仅降低了约8 kJ·mol^-1, 表明H⁺对β-HMX的N—NO₂键的初始热裂解反应有促进作用, 而NH^+₄影响不明显.     

异丙醚卟啉双醇时间分辨

应用激光光解、脉冲辐解等时间分辨技术研究了脂溶性卟啉衍生物——异丙醚卟啉双醇. 阐明了异丙醚卟啉双醇激发三重态的特征吸收并测得其摩尔消光系数(苯溶液中ε₅₁₅, ε₄₅₀分别为1.07×10⁵, 3.3×10⁴ dm³·mol^-1·cm^-1)、量子产额(0.18)等重要参数. 二元体系的研究表明该卟啉衍生物激发三重态不能通过能量/电荷转移激发/氧化dGMP分子.     

VP-16抗癌机理的脉冲辐解

运用脉冲辐解技术, 对用于肿瘤治疗的依托泊甙(VP-16)的抗癌机理进行探讨. 首次对过硫酸根氧化VP-16的过程进行了研究, 测得其绝对反应速率常数为4.04×10⁹ dm³·mol^-1·s^-1, 同时观测到VP-16与酪氨酸之间的电子转移, 两者绝对反应速率常数为1.1×10⁸ dm³·mol^-1·s^-1. 为医学工作者进一步了解、探讨VP-16的抗肿瘤机理提供科学的参考.     

1,1-环丙烷二羧酸根二氨合铂的晶体结构和振动光谱的简正坐标分析

测定了1,1-环丙烷二羧酸根二氨合铂([Pt(NH₃)₂CPrDCA]·H₂O)的晶体结构。晶体属正交晶系,空间群为Pnma,a=6.571(2),b=9.709(3),c=14.205(5)Å,Z=4。用Patterson函数导出Pt原子坐标,经差值Fourier合成获得全部非氢原子坐标,用最小二乘法修正,最终R因子为0.058,采用U-B力场进行了[Pt(NH₃)₂CPrDCA]分子的简正坐标分析,振动基频的计算值与观测值符合,两者平均偏差5.63cm^-1,最大误差15.7cm^-1,证实了振动光谱的归属。     

L-乳酸脱氢酶催化反应机理的ab initio研究

应用ab initio方法在HF/6-31G*水平上对L-乳酸脱氢酶催化反应机理进行了研究.结果表明,H_R^-的转移是丙酮酸盐转化为L-乳酸盐反应的速度控制步骤,并且,H_R^-与H_R⁺的转移是准同步进行的.反应的活化能为168.37 kJ/mol,反应物的复合物与产物复合物的能量差为?87.61 kJ/mol,丙酮酸转变为乳酸是吸热反应.与文献报道的半经验研究相比,计算结果的显著特征是:过渡态中辅酶上的吡啶环呈准船式构象而非平面构象;反应的H_R⁺转移步骤在结构及电荷特征上与低位垒氢键很相似.此外,过渡态中底物与L-乳酸脱氢酶的活性位之间存在着相当强的静电作用,伴随着过渡态的形成,底物上羰基的极性逐渐增强,有利于H_R^-的转移.这些计算结果与相关实验结论一致.计算结果还表明,过渡态中的“氢负离子”H_R^-实际上是一个带0.13个单位正电荷的阳离子,这一结果与文献报道的半经验计算结果一致.     

1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑酮与甲基膦酸二(1-甲基庚基)酯对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的萃取机理研究

本文用两相滴定法研究了1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑酮(PMBP,简写为HA)与甲基膦酸二(1-甲基庚基)脂(P₃₅₀,简写为B)对Pb²⁺、Cd₂₊和Cu²⁺离子在不同的有机溶剂中的萃取机理.确定了萃合物的组成分别为:MA₂(M=Pb²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺);MA₂·HA(M=Cd²⁺);MA₂·B(M=Pb²⁺、Cd²⁺)和MA₂·2B(M=Cd²⁺),同时求得了相应的萃合常数β值.     

·OH自由基与CH3CN反应机理及动力学

在CBS-QB3水平上研究了CH3CN 和·OH反应的势能面, 其中包括两个中间体和9个反应过渡态. 分别给出了各主要物质的稳定构型、相对能量及各反应路径的能垒. 根据计算的CBS-QB3势能面, 探讨了CH3CN+·OH反应机理. 计算结果表明, 生成产物P1(·CH2CN+H2O)的反应路径在整个反应体系中占主要地位. 运用过渡态理论对产物通道P1(·CH2CN+H2O)的速率常数k1(cm3·molecule-1·s-1)进行了计算. 预测了k1(cm3·molecule-1·s-1)在250-3000 K温度范围内的速率常数表达式为k1(250-3000 K)=2.06×10^-20T^3.045exp(-780.00/T). 通过与已有的实验值进行对比得出, 在实验所测定的250-320 K 范围内, 计算得到的k1的数值与已有的实验值比较吻合. 由初始反应物生成产物P1 (·CH2CN+H2O)只需要克服一个14.2 kJ·mol-1的能垒. 而产物·CH2CN+H2O生成后要重新回到初始反应物CH3CN+·OH, 则需要克服一个高达111.2 kJ·mol-1的能垒,这就表明一旦产物P1生成后就很难再回到初始反应物.     

Criegee自由基CH2O2与H2O反应机理及动力学的理论研究

在6-311＋G(2d,2p)水平下, 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 研究了Criegee 自由基CH₂O₂与H₂O的反应. 结果表明反应存在三个通道: CH₂O₂＋H₂O®HOCH₂OOH (R1); CH₂O₂＋H₂O®HCO＋OH＋H₂O (R2); CH₂O₂＋H₂O®HCHO＋H₂O₂ (R3), 各通道的势垒高度分别为43.35, 85.30和125.85 kJ/mol. 298 K下主反应通道(R1)的经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)的速率常数k^TST与k^CVT均为2.47×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1, 而经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT为 5.22×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1. 另外, 还给出了200～2000 K 温度范围内拟合得到的速率常数随温度变化的三参数Arrhenius方程.     

CN-和SCN-水溶液中Cu电极上膜的形成及其结构的非现场红外反射吸收光谱研究

本文用电化学方法和非现场红外反射吸收光谱方法研究了CN^-和SCN^-水溶液中Cu电极上膜的形成及其结构,对于0.5mol·l^-1NaSCN+0.5mol·l^-1NaF/Cu体系,在-0.50到0.20伏(相对SCE)范围内形成的表面膜给出2157～2162cm^-1的红吸收峰;在-0.20至0.40伏则得到2177cm^-1峰。这表明在不同电势下生成的硫氰化铜表面膜的结构不同,对于0.5mol·l^-1NaCN+0.5mol·l^-1NaF/Cu体系,在0.00至0.40伏电势范围内,可得到两个吸收峰,波数分别为2128和2170cm^-1,对应于Cu(CN)₂^-和CuCN,此二峰强度基本同步地随电势改变,表明不同电势下表面膜的结构基本相同。     

叠氮二(2,2''-联吡啶)钌(Ⅱ)配合物的光物理和光化学性质

本文研究了叠氮二(2,2'—联吡啶)钌(Ⅱ)配合物在有机溶剂及乙腈—水中的一些光物理和光化学性质。在77K的甲醇—乙醇玻璃态时,用245nm等波长激发表现较强的荧光,其最大发射峰在540nm,另一弱带在580nm。在室温甲醇中测得的磷光发射是弱的,且寿命<15us。 在254nm、300nm及514nm照射下,光反应机制及量子产率与溶剂、照射波长有关。在乙腈—水及乙腈中,分别用254nm和514nm照射均发生取代反应,最后的光产物为Ru(bpy)₂(N₃)(CH₃CN)⁺,配合物消失的量子产率分别为0.129±0.008mol einstein^-1及(6.77±0.22)×10^-5mol einstein^-1;在乙腈—水中用514nm照射,生成的光产物先是Ru(bpy)₂(N₃)(CH₃CN)⁺,再生成Ru(bpy)₂(CH₃CN)₂²⁺,配合物消失的量子产率为(5.32±0.13)×10^-4mol einstein^-1。     

镓基钙钛矿型致密透氧膜的合成与表征

采用EDTA-柠檬酸联合络合法合成了La_0.15Sr_0.85Ga_0.3Fe_0.7O3-δ (LSGFO)与 La_0.15Sr_0.85Ga_0.3Fe_0.7O3-δ (LSCFO)混合导体透氧膜材料,并制备了致密陶瓷膜片.采用 SEM,XRD,H₂-TPR,O₂-TPD,膜机械强度和透氧测定等手段对它们的性能进行了表征.结果表明,用高价态稳定性的镓离子取代钴离子,材料的热化学稳定性得以明显的提高,LSGFO在H₂-TPR后仍能保持钙钛矿型基本结构.另外,与Co的掺杂相比,Ga的掺杂更有利于材料中的氧空穴生成.透氧测定表明,LSGFO的透氧量大于LSCFO,在900℃两者的透氧量分别为0.0562与0.0163mL·cm^-2·min^-1(LSCFO),但其透氧活化能非常接近,分别为110和117kJ·mol^-1.理论分析表明,两者透氧量的差别主要来自于氧空穴浓度的不同.     

铜(II)-氟喹诺酮类抗生素螯合物与赤藓红体系的吸收、荧光和共振Rayleigh散射光谱及其分析应用研究

在pH 4.2~5.0的Britton-Robinson 缓冲溶液中, 环丙沙星(CIP), 诺氟沙星(NOR), 氧氟沙星(OF), 左氧氟沙星(LEV), 洛美沙星(LOM)和司帕沙星(SPA)等氟喹诺酮类抗生素(FLQs) 能与铜(II)形成螯合阳离子, 它们能进一步与赤藓红(Ery)阴离子通过静电引力和疏水作用形成FLQs:Cu(II): Ery为1:1:1的离子缔合物. 此时, 能引起吸收光谱的变化, 并发生明显的褪色作用, 最大褪色波长均位于526 nm处, 反应具有较高的灵敏度, 除NOR的摩尔吸光系数(ε)较低外, 其余5种抗生素的ε值均大于1.0×10⁵ L·mol^-1·cm^-1, 而且LOM和OF体系的ε值均大于3×10⁵ L·mol^-1·cm^-1, 而SPA的e 值高达7.22×10⁵ L·mol^-1·cm^-1, 可用于这类药物的分光光度测定. 离子缔合反应还导致赤藓红的荧光猝灭, 反应也具有高灵敏度, 上述6种FLQs药物的检出限在7.1~12.2 μg·L^-1之间, 为荧光猝灭法测定μg·L^-1级FLQs创造了条件. 离子缔合反应更能导致共振瑞利散射(RRS)的显著增强, 并产生新的RRS光谱. 六种药物的反应产物具有相似的光谱特征, 最大散射波长均位于566 nm处, 并在333 nm和287 nm处有2个较小的散射峰. 在一定条件下散射增强(ΔI)与药物浓度成正比. RRS法较褪色分光光度法和荧光猝灭法具有更高的灵敏度, 对不同的FLQs药物的检出限在1.7 μg·L^-1至3.1 μg·L^-1之间, 更适于痕量的FLQs测定. 研究了反应产物的吸收、荧光和RRS光谱特征, 适宜的反应条件及分析化学性质, 结合量子化学计算方法讨论了离子缔合反应的历程及对光谱特征的影响, 并研究了RRS法 的选择性及分析应用.     

脉冲辐解研究葛根素对自由基的清除活性

采用脉冲辐解技术, 研究了葛根素(puerarin, 一种异黄酮)对二氧化氮自由基(NO₂^&#8226;)、一氧化氮自由基(NO^&#8226;)和羟基自由基(OH^&#8226;)的清除活性. 葛根素与NO₂^&#8226;和NO^&#8226;反应产生的瞬态吸收峰都在340 nm, 该吸收峰归结为瞬态产物puerarin-4-O^&#8226;; 葛根素与OH^&#8226;反应产生了较宽的瞬态吸收光谱(300～750 nm), 该谱图归结为puerarin-2-O^&#8226;, puerarin-4-O^&#8226;和[puerarin-OH]^&#8226;瞬态吸收的叠加. 另外, 葛根素与NO₂^&#8226;, NO^&#8226;和OH^&#8226;反应的速率常数分别为2.6 × 108, 1.7 × 10⁸和3.9 × 10⁹ L·mol^-1·s^-1.     

NTO镉(Ⅱ)配合物的合成、结构及量子化学研究

通过3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)与碳酸镉反应, 合成了标题配合物[Cd(NTO)₄Cd(H₂O)6]·4H₂O. 其结构用单晶分析法测定. 所得晶体学参数为a = 2.1229(3), b = 0.6261(8), c = 2.1165(3) nm, β = 90.602(3)°, V = 2.977(6) nm³, Z = 4, D_c = 2.055 g·cm^-3, μ = 15.45 cm^-1, F(000) = 1824; 晶体属单斜晶系, 空间群为C2/c, 由2523个F₀ > 4σ(F₀)的可观察衍射点用于结构解析和修正, 数据经吸收修正, 并经Lp因子校正. 最终偏离因子R = 0.0282, wR = 0.0792. 晶体测定结果表明, 在一个晶胞中存在两种类型的配位金属镉原子, 它们分别与4个NTO负离子和6个水分子配位, 形成以Cd原子为中心的四面体和四方双锥结构的双核配合物. 根据实验构型运用SCF-PM3-MO方法计算了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的镉配合物的电子结构, 计算结果表明, 当[Cd(NTO)₄Cd(H₂O)₆]·4H₂O加热至分解时, 最先失去吸附水, 其次是配位水, 当加热至NTO^-分解时, 硝基首先失去. 从定域分子轨道能级和组成可知, 2个Cd²⁺都主要以5S AO轨道进行配位成键.     

由大环配体[As4W40O140]28-与NiII形成的新型超大杂多化合物

在pH = 4.0的水溶液中, NiCl₂·6H₂O, NH₄Cl与Na₂₇[NaAs₄W₄₀O₁₄₀]·60H₂O反应, 得到了新的杂多砷钨酸盐(NH₄)₂₀[Na₂(H₂O)₂Ni(H₂O)₅{Ni(H₂O)}₂As₄W₄₀O₁₄₀]·61H₂O单晶, 用X射线单晶衍射法及元素分析确定了其结构, 晶体属三斜晶系, P¹空间群; 其晶胞参数为: a = 1.33135(18), b = 1.9722(3), c = 3.6430(5) nm, α = 78.010(2)°, β = 82.145(2)°, γ = 74.385(2)°, V = 8.978(2) nm3, Z = 2, R1 = 0.0512, wR2 = 0.0684 (I > 2σ). 在聚阴离子[Na₂(H₂O)₂Ni(H₂O)₅{Ni(H₂O)}₂As₄W₄₀O₁₄₀]^20-中, 2个Ni²⁺和2个Na⁺分占大环配体[As₄W₄₀O₁₄₀]^28-内的4个S2空位, 每个S2位提供4个O_d向金属离子配位, 2个Ni²⁺的配位数为6, 两个Na⁺的配位数分别为5和6, 另一个Ni²⁺处于环外, 与[As₄W₄₀O₁₄₀]^28-的一个端基氧(O_d)桥连成键, 其配位数为6.