磺化冠醚的分子键合与组装

冠醚作为第一代大环主体分子,具有柔性的空腔,因其对金属离子、有机阳离子的络合作用而被广泛用于构筑超分子组装体。磺化冠醚是一种水溶性良好的阴离子型冠醚衍生物,相比于冠醚,它具有更多的键合位点,对金属离子、有机阳离子具有更强的键合和良好的选择性。本文从磺化冠醚的合成,对碱金属离子、镧系金属的络合,对有机阳离子客体的组装等方面介绍了磺化冠醚的研究进展。然后从热力学、晶体结构学的角度综合分析了磺化冠醚键合与组装的模式及驱动力。最后讨论了磺化冠醚的分子键合与组装发展所面临的挑战,并对其应用前景进行了展望。     

乙烯、苯与Li+、Na+、K+形成的阳离子-π复合物结构的理论研究

系统地研究了乙烯、苯与Li+、Na+、K+形成的阳离子-π复合物的结构.发现在乙烯与Li+、Na+、K+阳离子形成的复合物中,乙烯分子的C-H键与形成复合物前相比伸长了,然而,在苯的阳离子-π复合物中,苯分子的C-H键却出乎意料地变短了(特别是在锂离子-π复合物中).这种现象可能与最近由Hobza等人发现的蓝移氢键现象有相同的机理.     

37-冠-10的合成及离子选择性

以均苯四甲酸二酰亚胺和1,5-萘二酚为基本结构单元,设计合成了一种不对称的37-冠-10 (1), 解析了其晶体结构,进而采用紫外和核磁等手段研究了其与一些阳离子的键合行为. 结果表明,冠醚1存在分子内的电荷转移相互作用,导致的较小空腔对锂离子表现出较强的键合能力.     

碱/脲水溶液体系中纤维素包合物构型及纤维素与溶剂分子间相互作用力的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了纤维素分子在碱/脲水溶液体系中形成的包合物结构,研究了纤维素包合物的空间构型、氢键网格结构、纤维素分子与溶剂分子的相互作用以及碱金属阳离子对包合物稳定性的影响.在纤维素包合物结构中,碱金属阳离子和OH-主要吸附在纤维素分子链羟基的附近,与纤维素上的羟基氧直接接触形成稳定的吸附构型;尿素分子更倾向于在纤维素糖环面结构上聚集,可以与纤维素上的羟基氧和醚键氧相互作用形成氢键.通过对纤维素与溶剂分子间非键相互作用的研究发现,在纤维素羟基附近,羟基与金属阳离子之间的相互作用能最大,其次为与尿素分子、氢氧根离子的相互作用,最小的为与水分子的相互作用;在纤维素糖环面结构上,Na~+、OH~-、尿素、水与纤维素醚键氧的相互作用远小于与纤维素羟基的相互作用,纤维素上的醚键氧与尿素分子相互作用能最大.比较KOH/尿素和NaOH/尿素2种溶剂体系中碱金属阳离子与纤维素羟基形成的吸附构型的结合能,发现Na~+对纤维素分子内和分子间的氢键具有更强的破坏作用,NaOH/尿素溶剂体系中的分子与纤维素分子形成的包合物构型更稳定.     

同核双原子分子及其阳离子的共价键结构比较

绘制了H2,H+2,B2,B+2,C2,C+2,O2,O+2,F2,F+2的电子密度图形,计算了所讨论分子的键长,电子组态及键鞍点处的电荷密度,形象直观地说明了双原子分子及其对应的阳离子的共价键结构。     

桥联双萘及其衍生物的合成以及对有机阳离子的络合作用

对基于2-萘酚和丙二缩醛的桥联双萘进行了改造,合成了六种具有不同取代基、侧壁或桥的桥联双萘衍生物.通过单晶衍射和分子模拟对其结构进行了研究,所有化合物都具有弧形结构.静电势能表面表明这些弧形分子的内部是富电子的,因此能够通过阳离子-π相互作用与有机阳离子发生络合.通过~1H NMR滴定和Job’s曲线研究了这些弧形分子与基于1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)的有机阳离子的键合计量比和络合常数.结果表明富电子的分子对有机阳离子的络合能力更强,而减少桥上碳原子的数量会减弱分子的络合能力.这些新型的弧形分子为构建大环受体提供了很好的骨架单元.     

M+(C6H6复合物结构与成键性质的理论研究

应用密度泛函理论和多体微扰理论,对阳离子与苯形成的配合物M+-C6H6 (M = H+、Li+、Na+、K+、B+、Al+、Ga+、Mg+、Ca+、Mg2+、Ca2+)的平衡几何构型、稳定性和成键性质进行了研究。计算结果表明,H+-C6H6只能形成稳定的s配合物,而其它阳离子体系只能形成稳定的p 配合物。基于自然键轨道和相关前线分子轨道分析,讨论了阳离子-p 相互作用的本质。     

二氮双环阳离子游离基中N,N'-三电子键

用从头算HF/3-21+G^*优化了二氮双环[m,n,l]游离基阳离子(m,n,l≥2～5)。分子[4,4,4]和[2,2,2]^+.,[3,3,3]^+.,[4,4,4]^+.游离基阳离子的优势构型有D3对称性,而其它游离基阳离子的优势构型为非对称性。通过比较这些阳离子几何构型,HOMO和NHOMO(即NextHOMO和HOMO-1),和由MNDO计算确定的原子对作用能,表明当二氮双环游离基阳离子的桥链(CH2)n的n≥3时,桥头氮原子通过空间相互用用形成了一个弱的N,N'-三电子σ键。形成的三电子键强度不随环的扩大而增强。而三电子键强度被两个因素影响：一个是桥头氮原子间的p轨道重叠的取向;另一个是它们相应p轨道成分。     

二氮双环阳离子游离基中N,N＇-三电子键

用从头算HF/3-21+G*优化了二氮双环[m,n,l]游离基阳离子(m,n,l≥2～5).分子[4,4,4]和[2,2,2]+,[3,3,3]+,[4,4,4]+游离基阳离子的优势构型有D3对称性,而其它游离基阳离子的优势构型为非对称性.通过比较这些阳离子几何构型,HOMO和NHOMO(即Next HOMO和HOMO-1),和由MNDO计算确定的原子对作用能,表明当二氮双环游离基阳离子的桥链(CH2)n的n≥3时,桥头氮原子通过空间相互作用形成了一个弱的N,N＇-三电子σ-键.形成的三电子键强度不随环的扩大而增强.而三电子键强度被两个因素影响:一个是桥头氮原子间的p轨道重叠的取向;另一个是它们相应p轨道成分.     

磺化杯芳烃的超分子组装体构筑及其功能

磺化杯芳烃具有非常强的分子键合能力, 被广泛用于水相超分子自组装研究. 介绍了磺化杯芳烃与客体阳离子形成超分子组装体的主要驱动力和形貌调控因素; 总结了包括主体诱导客体聚集、客体诱导主体聚集及主客体共组装在内的三种主要聚集模式; 并展望了其在刺激响应材料、药物传递载体、多功能超分子平台和超分子催化等领域的重要应用前景.     

定域分子轨道对称性

提出了利用定域分子轨道重心确定分子轨道的对称性。确定了线型的、非线型的、环状的分子定域分子轨道对称性。结果表明非线型分子和其中双中心键具有相同对称性,但含孤对或三中心键的分子则存在一些差别。还讨论了定域分子轨道的特征。     

光电子能谱(五)

3.配位络合物在过渡金属原子形成的阳离子周围,由一些中性分子和(或)阴离子所环绕,从而生成具有一定形式的配位络合物,这些中性分子及阴离子就称为配位体。配位体的活性有赖于中心离子的性质。配位体接近带高电荷的金属中心离子时,引起分子中的极化,或当配位体将它的电子供给一个阳离子共享后就会发生许多变化,其中最重要的是使给电子原子上的其它键减弱。一系列电子给予体和金属配位时,它将孤对电子或π电子输送给中心过渡金属的空d轨道成σ键,同时充满电子的适当金属d轨道将电子回送给配位基的空反键轨道成dπ-pπ键。由于配位基的不同,金属氧化态的不同,σ给电子能力和π受电子能力有差异,因此金属配合物的活性及配位体中的键强也有差别。光电子能谱通过结合能的测定可以提供电荷转移的信息,成为研究配位键性质的一种工     

钡原子对Ru（0001）表面氮分子吸附和解离过程的影响

采用密度泛函理论方法研究了钡原子对Ru（0001）表面氮分子解离过程的影响.计算结果表明：在Ru（0001）表面,钡原子失去电子后形成Ba（1＋δ）＋阳离子.表面转移电荷增强了衬底钌原子d轨道和氮分子π轨道间的杂化作用以及氮分子内的库仑排斥作用,减弱了氮分子键.在钡原子的作用下,γ态氮分子键键长从0.113 nm增加到...     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 3: 碱金属阳离子－苯 复合物体系的量子 化学研究

运用abinitioHartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子－苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子－苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200^-^1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm^-^1的苯的C--H振动红外活性消失。     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 3: 碱金属阳离子－苯 复合物体系的量子 化学研究

运用abinitioHartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子－苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子－苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200^-^1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm^-^1的苯的C--H振动红外活性消失。     

高位阻烷烃的C-C和C-H键的键离解能

本文使用ONIOM-G3B3的方法计算了一系列高位阻烷烃的C-C和C-H键离解能。研究还测定了它们的几何参数,如键长,键角,分子体积等,它们中的绝大多数分子目前还没有被合成。这些几何参数表征了位阻效应对键离解能产生的影响。研究确定了键离解能的迅速减小和分子体积的增大之间的一些关系。这些关系可以帮助使用理论方法预测很多高位阻化合物的合成。     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅲ.碱金属阳离子-苯复合物体系的量子化学研究

运用ab initio Hartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子-苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子-苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200cm-1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm-1的苯的C-H振动红外活性消失.     

主族元素中σ和π键能的变化

按照分子键能分解为σ键和π键的贡献,提出一些主族元素的σ和π键能值。对其中的变化,特别是第二周期元素与第三周期元素的差别,作了解释。     

阳离子光引发剂敏化的研究进展

常用的阳离子光引发剂吸收波长在250-300 nm,与紫外光固化设备的辐射波长不匹配,光引发速率和效率低.本文介绍了阳离子光引发剂的种类、特点以及使引发剂体系吸收红移的研究,着重总结了阳离子光引发剂的敏化理论和技术.概述的敏化机理包括:能量转移、自由基氧化、激发态复合物和碎片加成.常用敏化方法有:添加光敏剂、扩大分子共轭使吸收红移和键合生色基团.文章还对新型阳离子光引发剂和光敏剂的设计和应用给予了展望.     

谈键能、键级、能态与分子的化学反应活性的关系问题

关于键能、键级、能态与分子的化学活性的关系,目前还存在一些较模糊的看法。例如,有人认为键能越高,则含有该键的分子越稳定。进而认为键极越高,分子越稳定。从概念上说,键能是使某化学键断裂成为基态原子或自由基所需要的能量（以1摩尔化学键计算）,它主要反映在分子热稳定性方面。