4,6—二硝基苯并氧化呋咱的合成

采用新的合成方法，以苦基氯为原料，经过叠氮化和脱氮环化反应，合成了苯并氧化呋咱化合物。对其结构作了理论分析和实验鉴定，认为该化合物具有杂芳结构。     

微量杂质对苯并三氧化呋咱(BTF)感度影响研究

苯并三氧化呋咱(BTF)是一种由三叠氮三硝基苯(TATNB)经脱氮反应制得的零氧无氢炸药,90℃～120℃温度范围内动力学参数计算外推得到其贮存寿命大约是太安的1．5倍,桥丝感度与太安相当,需要的能量较小,并使发火的电压降低,其起爆性能、输出能量、机械感度、热安定性均     

5(4H)-吡啶酮并氧化呋咱及其核苷衍生物的合成及结构表征

设计了一个新化合物——5(4H)-吡啶酮并氧化呋咱(4H,5H-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡啶-5-酮-1-氧化物),对它的合成方法及四乙酰核糖核苷衍生物的合成进行了研究.合成产物及中间体经1HNMR、质谱和元素分析进行了结构鉴定.     

用分子子图法计算硝基呋咱化合物的生成热

用新的分子子图法计算硝基呋咱类化合物的生成热,将呋咱基团视为母体,即基子图项;硝基、叠氮基、甲基、氰基拆分为一个个原子,从原子的角度来分分子子图,将碳、氢、氧、氮原子视为取代基,即亚子图项.同时考虑呋咱基团的个数,考虑1位、 2位、 3位、 4位上碳、氢、氧、氮原子及双键、叁键对生成热的影响,还考虑不饱和度、总硝基个数、环的个数(除呋咱环)、氮氮及氮氧双键的个数对生成热的影响.用这种新的分子子图编码方法,对硝基呋咱化合物的生成热进行了拟合和预估,取得了满意的结果,其回归方程的相关系数达到了0.9954.     

5-氯-2-硝基苯胺合成5-氯-苯并氧化呋咱反应的密度泛函研究

利用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G(d,p)计算方法研究了次氯酸钠氧化环化5-氯-2-硝基苯胺合成5-氯-苯并氧化呋咱的反应, 采用连续介质模型(PCM)评估了溶剂效应. 提出两种可能的分步反应通道: (1)氧化、移氢、脱水和环化, (2)移氢、亚氨基氢扭转、氧化、脱水和环化|前者为优势通道. 非极性的CCl₄溶剂有较低的活化能垒, 比极性的乙醇溶剂更有利于5-氯-2-硝基苯胺的合成. 标题反应的机理类似于次氯酸钠氧化邻硝基苯胺合成苯并氧化呋咱, 但其速控步的活化能垒更低, 反应更易进行.     

4,6-二硝基-5,7-二氨基苯并氧化呋咱(CL-14)的合成与表征

以2,4,6-三硝基氯苯为原料, 经过叠氮化、脱氮环化和异常亲核取代氢(VNS)反应合成了4,6-二硝基-5,7-二氨基苯并氧化呋咱(CL-14), 三步总收率达到50.3%, 并采用红外光谱、核磁共振光谱、元素分析等进行了结构表征|确定了合成CL-14的最佳VNS反应条件: 以盐酸羟氨作为VNS试剂, 20～40 ℃下反应6 h, 收率达到60%(文献值53%). 研究结果表明, CL-14具有良好的感度特性和热安定性, 其撞击感度与中间产物4,6-二硝基苯并氧化呋咱(DNBF)基本相当, 而其摩擦感度远低于其DNBF|DSC和TG-DTG实验发现, CL-14仅有一个分解过程, 其分解峰温为308.52 ℃.     

苯并氧化呋咱稳定性和异构化的DFT和ab initio研究

运用B3LYP/6-31G(d)密度泛函理论（DFT）方法对苯并氧化呋咱、邻二亚硝基苯及其间的异构化反应进行了计算研究。结果表明,苯并氧化呋咱的分子总能量比邻二亚硝基苯的低;由苯并氧化呋咱异构为邻二亚硝基苯的正向反应活化能（Ea+=51.0kJ/mol）,与文献实测值（58.6kJ/mol）较接近,而其逆向反应活化能（Ea-=4.6kJ/mol）很小,从而揭示了苯并氧化呋咱比邻二亚硝基苯更稳定·此外,进行了HF/3-21G、HF/6-31G(d)和MP2/6-31G(d)//6-31G(d)水平下相应的计算,发现B3LYP-DFT的结果较abinitio为优。谐振动频率的B3LYP/6-31G(d)计算还支持了邻二亚硝基苯为苯并氧化呋咱“自-自”互变重排反应的中间体。     

5-取代氧化呋咱并[3,4-b]吡啶衍生物的合成与表征

以廉价易得的2,6-二氯吡啶为原料,经过硝化、叠氮化、热解环化步骤得到中间体[1,2,5]噁二唑并[3,4-e]四唑并[1,5-a]吡啶-3-氧化物(4b),再与浓硫酸/硝酸钾、甲醇钠和甲胺水溶液反应分别得到5-取代的氧化呋咱并[3,4-b]吡啶衍生物5~7。 研究了化合物4b结构的稳定性,发现其中的氧化呋咱环在强酸性、强碱性和弱碱性条件下较稳定,而吡啶环与叠氮基形成的四唑环结构则不太稳定。     

高能量密度化合物六硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱的理论研究

在DFT-B3LYP/6-31G**水平上，对最近新合成的高能量密度化合物六硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱（HHTTD）的分子几何，电子结构，红外振动光谱以及热力学性质进行了理论研究。根据计算结果可知，其全优化几何构型可取α, β, γ和δ四种构象，校正后的计算频率与已有实验值符合。根据分子总能量和前线轨道能隙对几种构象的稳定性进行了分析。此外，基于理论计算密度和生成热，运用Kamlet-Jacobs方程估算了标题物的爆速和爆压，结果表明标题物四种构象的爆速和爆压分别达到10 km/s和45 GPa。表明标题物可作为潜在的高能量密度材料(HEDM)，具有较高的研究开发价值和广阔的应用前景。本文为寻求新型呋咱及氧化呋咱类HEDM提供了丰富信息和指导。     

多(二硝基甲基)苯及衍生物的合成

Ponzio 用一系列芳香醛肟与四氧化二氮反应生成相应的芳基二硝基甲烷,曾用于合成苯环上有一个偕二硝基甲基取代的芳基二硝基甲烷;Rowley 和 Frankel 报道用 VictorMeyer 和 ter Meer 反应合成苯环上有两个偕二硝基甲基取代化合物,如对一双(二硝基甲基)苯(1a),但他们的方法和步骤繁冗,试剂昂贵,操作条件苛刻.我们曾报道运用 Ponzio 反应,由对苯二醛二肟合成la,并由间苯二醛二肟合成间-双(二硝基甲基)苯(1b).本文报道     

铜催化苯硼酸与苯并呋咱-1-氧化物的胺化反应

C-N键普遍存在于药物和有机功能分子中,传统构建C-N键的方法包括Goldberg反应、Buchwald-Hartwig偶联、Chan-Lam偶联和C-H键活化胺化.虽然这些方法都可以高效构建C-N键,但它们需要使用官能化的芳基底物、官能化的胺化试剂或在氧化条件下进行.理想的胺化反应应在氧化还原中性条件下进行,更为理想的则是在引入氨基的同时引入另外一个官能团.实现这个目标最直接的策略就是使用氮杂环,通过N-E(E=N或O)键的断裂,N原子和E原子可同时被引入.最近我们课题组利用氨茴内酐和氮杂苯并降冰片烯的C-H键活化反应成功实现了这种双官能团化.尽管该法很有吸引力,但是要通过氮杂环的断裂实现双官能团化,需要发生非张力环的开环,这在热力学上是非常不利的.苯并呋咱-1-氧化物可以开环得到邻二硝基苯中间体.基于对胺化反应的兴趣,我们推测苯并呋咱1-氧化物可以作为一个胺化试剂实现苯硼酸的胺化.尽管亚硝基苯对芳基硼酸进行简单的胺化已经被报道,但需要化学计量的铜盐,或是引入还原剂.因此本文报道铜催化的苯硼酸的胺化反应,该反应以苯并呋咱1-氧化物为胺化试剂,在温和及氧化还原中性条件下成功实现了双官能团化.本文共完成了31个不同官能团取代的硝基苯胺骨架结构的合成,反应均以中等到良好的收率得到目标产物,最高收率可达99%.为了增加反应的实用性,我们还进行了放大实验,实验表明,当苯并呋咱-1-氧化物的量由0.2 mmol放大至4 mmol时,反应仍能以较高的收率得到目标产物.此外,目标产物通过进一步的衍生化反应还可方便地转化为其他杂环类化合物.例如,在PPh3作用下,通过还原环化作用可生成吩嗪.在钯催化下可发生分子内碳氢键氧化反应得到咔唑类化合物.通过还原及重氮化反应还可方便地转化为苯并三唑.总之,我们以苯并呋咱-1-氧化物为胺化试剂,在铜催化下成功实现了苯硼酸的胺化反应,合成了一系列双官能团化产物.该催化体系反应条件温和,底物适用范围广,对各种官能团具有很好的兼容性.     

N，N’－双（2－硝基苯并双氧化呋咱）－1，3，5－三硝基－2，6－二氨基苯的合成

通过间苯二胺和三硝基三氯苯反应，再经过硝化、叠氮基取代和热解脱氮环化，合成了题称新化合物。     

7-氨基-6-硝基苯并二氧化噁二唑(呋咱)的合成、结构表征与性能研究

自行设计了7-氨基-6-硝基苯并二氧化噁二唑(呋咱)(ANBDF)新的合成方法,以1,3,5-三硝基-2,4-二氯苯为原料,经过叠氮化、脱氮环化得到关键中间体6-硝基苯并二氧化嗯二唑(呋咱)(NBDOF),然后利用异常亲核取代反应(VNS)在苯环上引入氨基得到目标化合物ANBDF,总收率为51.0%.中间体和目标产物均通过元素分析、核磁共振、红外光谱等进行了结构表征.优化了VNS反应条件,确定了适宜的条件为:盐酸羟胺为VNS试剂,20～40℃下反应5 h,收率70%.NBDOF与ANBDF的性能对比表明:ANBDF分子中的氨基与硝基形成的氢键,使得分子结构更加紧密,密度增加,热稳定性相当,感度显著降低,爆速提高.实验发现ANBDF没有熔点,分解过程分两步进行.     

光诱导下卟啉蒽醌化合物分子内电子转移过程的研究(Ⅱ)──顺磁共振法

用ESR研究了几种新型叶啉蒽醌化合物低温下光诱导产生分子内电子转移产物P+－AQ-自由基对．对比研究了不同卟啉配体、金属卟啉、有机碱轴向配位和溶剂对电子转移的影响．     

苯并咪唑苯并异喹啉酮及其衍生物的电子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函、含时密度泛函和单激发组态相互作用(CIS)方法研究了苯并咪唑苯并异喹啉酮(1)及其衍生物的电子结构特性和光谱性质,并用极化连续模型考虑了溶剂的影响.结果表明,化合物1及其衍生物的吸收和荧光发射过程的电子垂直跃迁是由于分子内的电荷迁移.化合物1中取代基的位置及给吸电子能力影响其HOMO-LUMO能隙和电荷迁移量.在分子中引入吸电子和给电子取代基,均使最大吸收波长和最大荧光发射波长红移,计算的结果与实验结果吻合得较好.     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移的理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑气态中五种异构体(E1, E2, E3, E4和K)在气态中的稳定性及其在基态下的质子转移, 同时结合极化连续介质模型(PCM)研究了水、二甲亚砜、乙腈、乙醇、苯胺和环己烷等对2-(2-巯苯基)苯并噁唑溶剂化作用的影响. 研究结果表明, 醇式异构体E1为2-(2-巯苯基)苯并噁唑的优势构型; 在E1向K(酮式异构体)转变过程中, 存在一个较小的能垒; 当考虑零点振动能(ZPVE)后, 逆向能垒消失. 在溶液中, 随着溶剂极性的增强, 醇式异构体E1与K之间的反应平衡向K方向移动, 在非极性溶剂环己烷中, E1为优势构型, 而在强极性水溶液中, K为优势构型.     

多足开链化合物的分子内光诱导电子转移及pH对其荧光的影响

本文合成了含有1～3个萘基取代的脲类柔性开链化合物.通过对该类化合物在溶液中的光物理行为以及受溶液酸度影响的比较研究,发现多足化合物的发光性质强烈地依赖于化合物本身存在的构象形式;同时观察到以叔胺为骨架的三足化合物存在分子内光诱导电子转移反应(PET),且这一过程强烈地依赖于介质的pH值;而叔胺基的氮原子质子化将会减弱这一PET过程.     

N-(1-萘基)氨基乙酸的激发态分子内电荷转移和电子转移

氨基酸是蛋白质的基本结构单位 ,水溶液中基态氨基酸分子以内盐形式存在 [1] .由于质子化氨基的正诱导效应 ,羧基的离解常数显著提高 ,如氨基乙酸的羧基离解常数 ( 4.57× 1 0 -3mol/L,2 5℃ [1] )是乙酸 ( 1 .74× 1 0 -5 mol/L[2 ] )的 2 63倍 ;同时内盐结构亦使氨基酸和肽链具有分子内电偶极 ,后者已在肽链上电荷转移过程的调控中发挥重要作用 [3,4] .激发态氨基酸或肽的诱导效应和电偶极性质的研究尚未见报道 ,其主要原因可能是难有合适的激发方式和研究方法 .然而相关研究应予重视 ,因为研究结果将可能为生物酶活性的调节提供一种新的…     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移取代基电子效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)和TDB3LYP/6-31++G(d,p)//CIS/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑及其衍生物基态和激发态分子内质子转移现象,并探讨取代基电子效应对分子内质子转移的影响,研究结果表明,在基态时,硫醇式异构体为优势构象,供电子取代基使基态分子内正向质子转移能垒(烯醇式→酮式)升高;而吸电子取代基则可降低能垒,有利于基态分子内质子转移并有助于硫酮式异构体的稳定.在激发态时,硫酮式结构为优势构象,所研究的2-(2-巯苯基)苯并噁唑化合物及衍生物均可以发生无能垒或低能垒(≤1.5kJ/mol)的激发态分子内质子转移.巯苯基部分是激发态失活的主要活性部分,供电子基团有利于激发态的质子转移,吸电子基团使激发态跃迁困难,不利于激发态的质子转移.