同时基于氢键和卤键的尿素含碘衍生物对卤素阴离子的识别机理

采用密度泛函B3LYP(Becke, three-parameter, Lee-Yang-Parr)量子化学理论方法探讨了同时基于氢键和卤键者两种弱相互作用的尿素无氟含碘衍生物对卤素阴离子（F-,Cl-,Br-和I-）的识别机理, 结果发现尿素衍生物受体分子A以其结构中的两个N-H键和两个C-I与卤素阴离子间形成四齿弱键进行识别. 其中包括2个N-H…X-红移氢键和2个C-I…X-蓝移卤键弱相互作用. 另外, 经BSSE校正后的A…F-, A…Cl-, A…Br-和A…I-分子识别体系中相互作用能ΔECP分别为-48.90, -121.78, -311.42和-96.55 kJ/mol, 从结合强度上来看, 受体A对Br-和Cl-具有较好的识别能力, 而对F-的识别能力相对较弱. 此外, 采用自然键轨道(NBO)理论分析了C…X-（X= F-,Cl-,Br-和I-）识别体系中红移氢键和蓝移卤键的电子行为与性质.     

1,3-双(1-苯基-1H-四唑-5-巯基)-乙酰苯腙钳形受体对卤素阴离子的识别机理

采用密度泛函B3LYP(Becke, three-parameter, Lee-Yang-Parr)和HF(Hatree-Fock)方法, 从理论上探讨了1,3-双(1-苯基-1H-四唑-5-巯基)-乙酰苯腙(DAPHZ)钳形受体对卤素阴离子的识别机理,结果发现DAPHZ受体以其钳形结构中的-N-H基团与卤素阴离子间形成双侧红移氢键进行识别. 经BSSE校正后DAPHZ•••F-, DAPHZ•••Cl-和DAPHZ•••Br-体系的分子识别相互作用能ΔECP分别为-327.5,-163.5和-148.3 kJmol-1, 说明钳形DAPHZ受体对F-具有最好的识别能力. 此外, 采用自然键轨道(NBO)计算, 相关H原子化学位移计算及分子中原子(AIM)等理论分析了识别体系中红移氢键的电子结构和性质, 结果表明APHZ受体对卤素阴离子的识别能力的相对顺序为DAPHZ•••F- >> DAPHZ•••Cl- ≈ DAPHZ•••Br-.     

1,3-双(1-苯基-1H-四唑-5-巯基)-乙酰苯腙钳形受体对卤素阴离子的识别机理

采用密度泛函B3LYP(Becke, three-parameter, Lee-Yang-Parr)和HF(Hatree-Fock)方法, 从理论上探讨了1,3-双(1-苯基-1H-四唑-5-巯基)-乙酰苯腙(DAPHZ)钳形受体对卤素阴离子的识别机理,结果发现DAPHZ受体以其钳形结构中的-N-H基团与卤素阴离子间形成双侧红移氢键进行识别. 经BSSE校正后DAPHZ•••F-, DAPHZ•••Cl-和DAPHZ•••Br-体系的分子识别相互作用能ΔECP分别为-327.5,-163.5和-148.3 kJmol-1, 说明钳形DAPHZ受体对F-具有最好的识别能力. 此外, 采用自然键轨道(NBO)计算, 相关H原子化学位移计算及分子中原子(AIM)等理论分析了识别体系中红移氢键的电子结构和性质, 结果表明APHZ受体对卤素阴离子的识别能力的相对顺序为DAPHZ•••F- >> DAPHZ•••Cl- ≈ DAPHZ•••Br-.     

间-苯二氧乙酰-(N-苯甲酰基)肼钳形受体对卤素阴离子的识别机理

采用密度泛函B3LYP（Bccke.thrcc-paramctcr,Lee-Yang-Parr）方法探讨了间-苯二氧乙酰-（N-苯甲酰基）肼（DAPHZ）受体对卤素阴离子的识别机理,结果发现DAPHZ钳形受体C构型以其钳形结构中的N-H键与卤素阴离子间形成多齿红移氢键进行识别,其中C…X^-（X=F^-,Cl^-和Br^-）体系中主客体间以双齿氢键识别结合,而在C…I^-体系中主客体间以三齿氢键识别结合,说明钳形受体C对I^-在空间几何上具有最好的匹配性.经BSSE校正后的C…F^-,C…Cl^-,C…Br^-和C…I^-体系分子识别相互作用能△E_CP分别为-314.0,-200.1,-183.3和-136.3 kJmol^-1,说明钳形受体C对F^-在热力学上具有最好的识别能力.此外,采用自然键轨道（NBO）)分析及分子中原子（AIM）等理论分析了C…X^-（X=F^-,Cl^-,Br^-和I^-）识别体系中红移氢键的电子结构和性质.     

N-芳基-N′-(4-乙氧基苯甲酰基)硫脲衍生物阴离子识别性能的光谱研究

利用紫外-可见吸收光谱及1H NMR考察了两种N-芳基-N′-(4-乙氧基苯甲酰基)硫脲作为受体分子与F-,Cl-,Br-,I-,CH₃COO-,H₂PO-₄,HSO-₄,NO-₃等阴离子的作用。结果表明,客体阴离子F-,CH₃COO-,H₂PO-₄可以与该类受体分子形成氢键配合物,溶液颜色由无色转变为黄色,而加入其他阴离子则无变化。测定了主客体配合物的稳定常数和化学配位比,对苯环上不同取代基的受体分子与不同阴离子客体的识别作用以及同一受体对不同阴离子的识别作用进行了比较,其识别性能呈现规律性变化, 提出了可能的配合物的结合模式。     

茜素应用于识别硼酸的研究

应用紫外-可见分光光度法研究了茜素与硼酸之间的识别行为,结果表明,在pH 9.0Na2HPO4-NaH2PO4缓冲介质中,茜素与硼酸形成1∶1稳定络合物,使茜素的吸收光谱发生明显蓝移,溶液颜色由玫红色变为橙黄色,阴离子F-、Cl-、Br-、I-、Ac-、NO-3、C2O24-等均未引起茜素的吸收光谱及溶液颜色发生明显变化,因此茜素可以选择性识别硼酸。初步探讨了茜素与硼酸之间的相互作用机理,并对茜素识别硼酸与茜素识别阴离子的机理进行了比较。     

HNO二聚体蓝移氢键的理论研究

利用分子轨道从头算理论和密度泛函理论结合不同理论基组对于N-H…O蓝移氢键进行了详细的研究.利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何优化,振动频率和相互作用能的计算.拓扑学和自然键轨道理论对于蓝移氢键的本质进行分析.自然键轨道(NBO)分析表明,σ*(N-H)轨道上电子密度降低是电子密度重排效应的结果.分子内电子重排、轨道再杂化和电子受体内部结构重组共同作用结果导致了N-H的振动频率大幅蓝移现象的出现.     

N-邻羟基萘甲酰胺基-N′-苯基硫脲的合成及其对阴离子的识别

设计合成了3种N-邻羟基萘甲酰胺基-N′-苯基硫脲类化合物,通过核磁共振谱和质谱表征了其结构。应用吸收光谱和荧光光谱考察了在乙腈中其与F-、CH3CO2-、H2PO4-、HSO4-、Cl-和Br-等阴离子的相互作用。结果表明,该类主体分子与阴离子形成结合比为1∶1氢键配合物,通过改变萘环上酰基和羟基的相邻位置可调控识别作用的选择性,它们与阴离子作用分别在355、367nm和372nm出现最大吸收峰,荧光光谱显示它们对F-有突出的响应灵敏度,可选择性识别F-。     

2-F-环氧丁烷与几种生物小分子间的赝氢键结构

采用密度泛函B3LYP(Becke,three-parameter,Lee-Yang-PaH)/6-311++G**和HF(Hartree Fock)/6-311++G**方法,从理论上探讨了2-F-环氧丁烷分别与几种常见而重要的生物小分子咪唑(Iminazole)、噻唑(Thiazole)和恶唑(Oxazo1e)等分子间的弱相互作用,发现分子间同时存在N…H常规氢键和C-F…H-C赝氢键结构.弱相互作用能计算表明3个复合物的相对稳定性相当.计算结果表明,在C-F…H-C赝氢键结构中,与电子的直接供体F密切相关的共价键C-F键长增大,伸缩振动的频率红移,而作为电子受体的H-C基团,其C-H键伸缩振动光谱蓝移;另外,电子密度拓扑性质表明C-F…H-C赝氢键的共价性及离子性均与常规氢键相当.     

由四溴化碳、卤阴离子和溶剂分子组成的三角形卤键和氢键超分子复合物的理论与谱学研究

通过计算化学结合谱学实验揭示了四溴化碳与卤阴离子在质子溶剂中形成的CBr₄…X^-…H-C三角形的三键超分子复合物的作用模式. 卤键与氢键的强度均遵循：碘化物>溴化物>氯化物. 三键复合物中的卤键与氢键均呈现一定的协同效应. 紫外可见吸收光谱观察到四溴化碳与卤阴离子作用出现的新电荷转移峰,即卤键作用的吸收峰. 并利用Benesi-Hildebrand法确定了1:1的化学计量比、摩尔吸光系数及键合常数. 摩尔吸光系数及键合常数受溶剂的介电常数影响,在相同溶剂中遵循碘化物>溴化物>氯化物. 由键合常数表示的作用强度与理论计算的作用能相一致. 红外光谱测定的溶剂分子C-H振动频率随卤阴离子的加入有明显的红移,预示着C-H…X^-氢键的形成. 实验与理论均证明这种通过共享卤阴离子的三键复合物的存在.     

取代基对N-H…O=C氢键二聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了N-H…O=C氢键二聚体的氢键强度,探讨了不同取代基对N-H…O=C氢键强度的影响.研究发现,可以通过改变取代基的供电性或吸电性来调控氢键强度:乙基等供电子基团对N-H…=C氢键强度的调节作用不大;-NO_2等强吸电子基团可极大地改变N-H…=C氢键强度;质子受体分子中的强吸电子基团如-NO_2可使N-H…O=C氢键强度减弱多达2.6 kcal/mol.自然键轨道(NBO)分析表明,N-H…O=C氢键强度越强,参与形成氢键的氢原子电荷越正,氧原子电荷越负,单体分子间电荷转移越多,N-H…O=C氢键中氧原子孤对电子n(O)对N-H反键轨道σ*(N-H)的二阶稳定化能越大.     

2-[(4-羟基苯基)偶氮]蒽醌的合成及其阴离子识别

以酚羟基为识别位点,蒽醌基和偶氮基为信号报告基团,设计合成了识别阴离子的主体分子2-[(4-羟基苯基)偶氮]蒽醌.紫外-可见吸收光谱结果表明,在DMSO介质中,主体分子可以“裸眼”识别F-和Ac-,吸收光谱发生显著变化,溶液颜色由黄色变为蓝绿色,其它阴离子不影响其对F-和Ac-的识别.初步探讨了识别机理,表明主体分子与阴离子之间形成氢键促进了分子内电荷转移,使吸收光谱发生显著红移,溶剂对主体分子与阴离子之间的反应存在影响.     

腺嘌呤-5-溴尿嘧啶复合物中的卤键

利用从头算和密度泛函理论研究了腺嘌呤(A)-5-溴尿嘧啶复合物中(T+)中的键合模式. 研究结果表明，T+中的Br原子同时与A分子中的氨基氢和氮原子存在弱的相互作用，在这种结合模式中，Br原子与亲核基团H正面结合，同时与亲电基团N侧面结合，分别形成氢键和卤键.静电势分析发现：T+中的Br原子与A中的N7 (或N1)是通过静电相互吸引的. Br与N原子之间的相互作用通过分子中的原子理论得以证实. 关键点的拓扑参数显示卤键是闭壳层相互作用. 自然键轨道分析说明，A中N原子上孤对电子的电荷主要转移到C{Br的反     

花二酸酐与嘧啶衍生物的氢键组装(英文)

用半经验AM1方法对苝二酸酐与嘧啶衍生物的1∶1及1∶2氢键复合物进行理论研究,表明随着氢键数目增多,弱相互作用能变大,主体上的供电基和客体上的吸电基有利于氢键相互作用,氢键导致电子从主体流向客体。用INDO／SCI方法计算配合物的电子光谱,表明其长波吸收峰与主体相比发生兰移,各配合物的长波吸收峰位置相差不大,与实验一致。讨论吸收峰兰移的原因并对电子跃迁进行理论指认,同时得到了配合物的双质子转移势能曲线,给出了相对于N-H键的过渡态和活化能。     

苝二酸酐与嘧啶衍生物的氢键组装

用半经验AM1方法对苝二酸酐与嘧啶衍生物的1:1及1:2氢键复合物进行理论研究,表明随着氢键数目增多,弱相互作用能变大,主体上的供电基和客体上的吸电基有利于氢键相互作用,氢键导致电子从主体流向客体.用INDO/SCI方法计算配合物的电子光谱,表明其长波吸收峰与主体相比发生兰移,各配合物的长波吸收峰位置相差不大,与实验一致.讨论吸收峰兰移的原因并对电子跃迁进行理论指认,同时得到了配合物的双质子转移势能曲线,给出了相对于N-H键的过渡态和活化能.     

甘氨酸和丙氨酸二肽、三肽中N-H…O=C分子内氢键键能的理论研究

提出一种计算多肽中N-H…O=C分子内氢键键能的新方法.并将新方法应用于计算甘氨酸和丙氨酸二肽、三肽中N-H…O=C分子内氢键键能.利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)方法优化几何构型和计算频率.对全部结构计算MP2/6-311 G(3df,2p)水平上的单点能量.结果表明:在甘氨酸二肽中氢键键能为-6.38 kcal/mol,在丙氨酸二肽中氢键键能为-7.09-、6.25 kcal/mol;在甘氨酸三肽中氢键键能为-5.62 kcal/mol,在丙氨酸三肽中氢键键能为-5.37,-5.74 kcal/mol.     

儿茶素-胸腺嘧啶分子间相互作用模式的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31+G*基组水平上研究了儿茶素-胸腺嘧啶分子间相互作用机制,得到稳定的儿茶素-胸腺嘧啶复合物13个,并且复合物形成了2个或更多的氢键. 另外,在相同机组水平上进行了振动分析,结果表明儿茶素-胸腺嘧啶复合物间存在N-H…O、C-H…O、O-H…O三种类型氢键,氢键对于复合物的稳定性起着重要的作用. 应用了分子中的原子理论和自然键轨道理论对这13种复合物中氢键的性质和特征进行了分析. 发现所有的氢键复合物进行基组重叠误差校正后的相互作用能为-18.15～-32.99     

基于含偶氮酚羟基席夫碱新型简单比色传感器

通过简单的步骤合成了一个新型的N-(2-羟基-5-氯二苯酮基)-N'-[2-羟基-5-偶氮苯基-苯甲醛]-1,2-二苯胺受体,并有很高的产率．利用紫外光谱研究了受体的阴离子识别的性质．结果表明受体对F^-、AcO^-和H₂PO₄^-有很高的结合能力,而对Cl^-、Br^-和I^-没有结合能力．在受体的二甲基亚砜溶液中加入三种有结合能力的阴离子时,溶液展示了从无色到黄色的明显颜色变化,可以通过裸眼识别．在其它卤素离子存在下受体可以担当氟离子的传感器．紫外数据证明受体与阴离子通过氢键的相互作用形成1:1化学计量比的复合物.     

缩酮席夫碱类阴离子识别的量子化学研究

缩酮席夫碱是良好的阴离子识别剂,利用量子化学密度泛函理论研究了3种缩酮席夫碱阴离子受体与阴离子客体相结合的空间结构、电荷分布、结合能等方面的变化,计算结果表明,阴离子受体分子的阴离子结合位点位于亚氨基-NH-部,受体分子和阴离子间通过氢键相互作用,阴离子有一部分负电荷转移到受体分子中,且转移的电荷量为R3-3 R3-2 R3-1,在考察的阴离子中,F~-与受体分子的结合能最大,而在3种受体分子中,R3-3对阴离子结合能最大.计算模拟结果,与实验情况相吻合.     

2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基与卤仿形成卤键或氢键的理论研究

利用理论计算化学研究了2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧自由基与卤仿形成卤键和氢键络合物的可能性. 从分子静电势、络合物分子的结构参数、络合物的作用能以及自然键轨道理论的角度着手研究. 结果表明,卤键与氢键络合物的键合能均遵循氯化物<溴化物<碘化物,氢键络合物作用强度大于相应的卤键络合物. 因此,卤仿与2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧自由基之间作用模式氢键为主. 需要注意的是,碘仿形成卤键的作用强度与氢键相当,因此在碘仿中,卤键与氢键两种模式应该竞争性的存在.