邻二氮杂苯-水复合物的氢键结构与性质

用密度泛函理论B3LYP方法和MP2方法对邻二氮杂苯-水复合物基态的氢键结构与相互作用能进行了理论计算,结果表明复合物之间存在较强的氢键N…H－O.在复合物中,水的H－O对称伸缩振动频率明显红移.同时,使用含时密度泛函理论方法计算了邻二氮杂苯单体及复合物的低占据1(n,π*) 和1(π,π*) 态的垂直激发能,计算结果与实验值吻合较好.     

1,2,3-三氮杂苯-水复合物氢键相互作用

Density functional theory B3LYP method with 6-31++G** basis was used to optimize the geometries of the ground states for 1,2,3-triazine-(H2O)n (n=1,2,3) complexes. All calculations indicate that the 1,2,3-triazine-water complexes in the ground states have strong hydrogen-bonding interaction, and the complex having a N…H-O hydrogen bond and a chain of water molecules which is terminated by a O…H-C hydrogen bond is the most stable. The H-O stretching modes of complexes are red-shifted relative to that of the monomer. In addition, the Natural bond orbit (NBO) analysis indicates that the intermolecular charge transfer between 1,2,3-triazine and water is 0.0222e, 0.0261e and 0.0273e for the most stable 1:1, 1:2 and 1:3 complexes, respectively. The first singlet (n, π*) vertical excitation energy of the monomer 1,2,3-triazine and the hydrogen-bonding complexes of 1,2,3-triazine-(H2O)n were investigated by time-dependent density functional theory.     

1,2,3-三氮杂苯-水簇复合物氢键结构与性质的理论研究

在B3LYP/6-31 G**水平上对1,2,3-三氮杂苯和水形成1∶1,1∶2和1∶3复合物的基态氢键结构进行几何优化和性质计算,结果表明复合物之间存在较强的氢键作用。氢键的形成使水分子中H-O键振动频率减小(红移)。NBO分析表明,最稳定的1∶1,1∶2和1∶3复合物发生分子间电荷转移总量分别为0.0222e,0.0261e和0.0273e。     

二氮杂苯－水氢键复合物结构性质的理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和从头算MP2方法优化二氮杂苯－水复合物的基态氢键结构和相互作用能的计算。结果表明，邻二氮杂苯－水，间二氮杂苯－水，对二氮杂苯－水复合物具有强的N∙∙∙H─O氢键相互作用，经基组重叠误差和零点能校正后的氢键相互作用能分别为-20.99, -16.73 和-15.31 kJ/mol，氢键的形成使水的H─O对称伸缩振动频率明显红移（减小）。自然键轨道NBO分析显示，氢键的形成，分子间电荷转移分别为0.0316 e，0.0255 e 和0.0265 e。另外，使用含时密度泛函理论TD-DFT (TD-B3LYP)方法计算了二氮杂苯单体与氢键复合物的第一单重态(n, p^*)激发态的垂直激发能。     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31++G**水平上对1,2,4-三氮杂苯-(H₂O)_n (n＝1, 2, 3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算, 结果表明复合物之间存在较强的氢键作用, 所有稳定复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定. 同时, 用含时密度泛函理论方法(TD-DFT)在TD-B3LYP/6-31++G**水平上计算了1,2,4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第一¹(n, π^*)垂直激发能.     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP／6—31 G**水平上对1，2，4-三氮杂苯-(H2O)n(n=1，2，3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算，结果表明复合物之间存在较强的氢键作用，所有稳定复合物结构中形成一个N…H--O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定．同时，用含时密度泛函理论方法(TD—DPT)在TD—B3LYP／6—31 G**水平上计算了1,2，4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第-1(n，π*)垂直激发能．     

新型1,5-苯并二氮杂卓衍生物的结构与抑菌活性的理论分析

采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上对一系列新型1,5-苯并二氮杂卓衍生物进行了几何结构全优化和理论计算研究,得到分子的几何结构、NPA电荷、红外振动光谱及轨道贡献。研究结果表明:1,5-苯并二氮杂卓分子的七元环是扭船式构型;分子不同位置连接不同的取代基,对分子的电荷分布有一定影响;红外光谱理论计算结果与实验结果相吻合。通过探讨前线轨道与抑菌活性的关系发现,所研究的杂卓分子对不同菌株的抑菌活性具有选择性和特异性,其中分子中的N(11)和C=N可能分别是所合成的该类化合物与细菌(枯草杆菌)和真菌(白色念珠菌和新型隐球菌)发生作用的主要活性部位。     

3,4,5-三羟基苯甲酸二聚体氢键结构性质

分子间相互作用在生物和材料等科学中发挥着关键作用,研究分子间相互作用的本质意义重大。氢键是分子间相互作用的一种主要形式,在确定分子构象和晶体结构以及生物分子尤其是核酸和蛋白质的结构功能中起着重要作用[1-3]。苯甲酸衍生物广泛存在于生物大分子内,与生物活性离子通过氢键作用等改变生物活性分子的活性功能,研究苯甲酸衍生物分子间氢键相互作用对于了解生物体内的化学现象具有重要意义。研究表明菱角的抗肿瘤作用明显,实验上已经从菱角中成功提取了活性单体化合物:3,4,5-三羟基苯甲酸二聚体[4],理论研究标题化合物的氢键结构与氢…     

锇杂苯的电子结构及芳香性

使用密度泛函理论及片段轨道相互作用分析方法,研究了典型的锇杂苯的电子结构和芳香性.结果表明,锇碳六员环具有较好的环平面性及键的离域性,占据的锇dxz轨道与碳环的3π空轨道之间的反馈π键相互作用,使得环上离域π电子数满足Hückel的4n+2规则,计算的环外质子化学位移、同键反应芳香性稳定化能、绝对硬度和磁化率增量数据均表明锇杂苯具有芳香性.     

7-氮杂吲哚衍生物分子基态和激发态性质的理论研究

用从头算HF和密度泛函B3LYP方法对7-氮杂吲哚衍生物1,3-二(N-7-氮杂吲哚基)苯、1,3,5 三(N-7-氮杂吲哚基)苯和4,4′-二(N-7-氮杂吲哚基)联苯进行全优化, 计算分子的电离势IP和电子亲和势EA等相关能量, 并用ZINDO和TDDFT方法计算吸收光谱, 用CIS优化三种化合物分子的S1激发态结构, 并分析其能量与发射光谱的关系, 计算溶剂中分子的吸收和发射光谱, 并与实验结果对照. 计算结果表明, 从7-氮杂吲哚到上述三种衍生物依次愈来愈容易接受空穴, 吸收和发射光谱红移.     

1，2，5-噻重氮和1，4-二正戊氧基苯环化的自由四氮杂卟啉及其金属镁配合物的结构和性质：密度泛函理论计算

用DFT方法计算分析了1，2，5-噻重氮和1，4-二正戊氧基苯环化的自由四氮杂卟啉及其金属镁配合物的分子和电子结构，理论计算的键参数和单晶结构测定结果一致。进一步对1，2，5-噻重氮和1，4-二正戊氧基苯环化的自由四氮杂卟啉的红外光谱进行了正则坐标分析和光谱模拟，以及用TD-DFT方法对1，2，5-噻重氮和1，4-二正戊氧基苯环化的四氮杂卟啉金属镁配合物的电子吸收光谱进行了分析和谱峰归属，比较了四氮杂卟啉环上取代基的电子性质对四氮杂卟啉衍生物光谱性质的影响。     

制备二氮杂冠醚和三氮杂冠醚的新方法

以糖精为原料合成二氮杂冠醚和三氮杂冠醚。使糖精与二甘醇或三甘醇二氯化物和N,N-二(β-氯乙基)丁胺的DMF溶液在少量碘化钾存在下烃化、氨解,再用二甘醇或三甘醇的二对甲苯磺酸酯烃化生成保护的冠醚环。后者与20％盐酸作用除去保护基生成游离的环体。此法合成路线短原料价廉易得。二氮杂18-冠-6总产率37％左右。     

苯并三氮唑(BTA)在青铜文物缓蚀中的反应活性探讨

苯并三氮唑(BTA)作为性能优异地金属和气相防腐缓蚀剂而被广泛地应用到青铜保护.采用密度泛函理论(DFT)、概念DFT活性指数和Multiwfn波函数分析法等现代量子化学工具,计算和分析了BTA及高聚物膜[BTA-Cu(Ⅰ)]n中BTA-Cu(Ⅰ)单元的反应活性位点、反应前后前线轨道能和BTA分子反应结构;发现BTA和Cu(Ⅰ)可以发生成键反应,形成的高聚物膜[BTA-Cu(Ⅰ)]n较BTA单独分子在化学键长、键角和UV-Vis吸收峰上有明显地变化,并且从概念DFT的活性指数(主要为μ,η,ω,ΔEn,ΔEe)比较中发现,BTA-Cu(Ⅰ)的亲电性和亲核性较BTA有所增加,并计算了BTA-Cu(Ⅰ)单元分子间的相互作用能。     

取代均三氮杂苯氧基苯氧丙酸酯的合成及其除草活性

以三聚氯氰、二乙胺及2-(4-羟基苯氧基)丙酸酯为原料,经2步取代反应合成了2个新的取代均三氮杂苯氧基苯氧丙酸酯(4a和4b),其结构经1H NMR, IR和元素分析表征.生物活性测试结果表明,4对双子叶杂草苘麻有较好的除草活性.     

硅苯和锗苯与2,3-二甲基丁二烯杂Diels-Alder反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了硅苯和锗苯与2,3-二甲基丁二烯的两类杂Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面、取代基效应和溶剂效应.计算结果表明,所研究反应均以协同非同步的方式进行,且C—Si或C—Ge键总是先于C—C键形成.在硅苯或锗苯分子作为杂亲二烯体的[2+4]反应中,endo进攻方式的非同步性比exo进攻稍大一些,而后者比前者一般要稍稍有利一些.在硅苯或锗苯分子作为杂二烯烃的[4+2]反应中,反应非同步性的大小与产物中不对称的亲二烯体上的取代基与硅或锗原子之间的相对位置有关,且在动力学上总是非同步性较大的反应更容易进行一些.硅或锗原子上的CCl3或NH2取代基在热力学和动力学上一般有利于反应的进行,而C(CH3)3取代基的影响则相反.[2+4]反应在热力学和动力学上均远比相应的[4+2]反应容易进行,这与实验完全一致.苯和甲醇溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小.     

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.     

1,5-苯并二氮杂的合成及其生物活性研究

采用两种方法: 以三氧化铝为载体邻苯二胺与查尔酮为原料的无溶剂合成法和以PPA(多聚磷酸)为催化剂邻苯二胺与苯乙酮的一锅合成法, 合成了1,5-苯并二氮杂, 产物收率为53.7%～74.5%. 通过¹H NMR, ¹³C NMR, MS, IR, 元素分析等手段对所合成的化合物进行了结构确定, 并测试了它们对菌和乙酰胆碱酶的抑制活性.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅱ.铵离子-二苯复合物体系的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G*方法对铵离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量最低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结构.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,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子-苯复合物及典型氢键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230em-1附近,振动方式为铵平行于苯环平面来回振动.     

氢键复合物自组装性质的研究

超分子复合物体系因近年来发展较快及应用范围广而颇具吸引力。作为形成超分子复合物的主要手段,氢键自组装对于高分子聚合材料以及生命科学等领域有着重要的意义。本文根据氢键的多重性及不同氢键的缔合方式对氢键复合物进行分类,并对氢键自组装复合物的性质和研究状况作了综述,同时介绍了本研究组在此方面的理论研究工作。     

硅杂苯与亲二烯体的Diels-Alder反应

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了硅杂苯与一些亲二烯体的两类可能的Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面、取代基效应和溶剂化效应. 计算结果表明, 所研究反应均以协同的方式进行. 亲二烯体分子碳原子上的苯基取代基对两个新键形成的非同步性和反应的活化能垒的影响取决于苯基在产物中的相对位置, 而硅杂苯分子中硅原子上的CCl3取代基有利于杂Diels-Alder反应的进行. 形成一个C—Si键的杂Diels-Alder反应在热力学和动力学上均远比相应的全碳Diels-Alder反应容易进行, 实验观察到的杂Diels-Alder反应中的区域选择性由动力学因素所控制. 硅杂苯与烯烃的反应比与相应炔烃的反应在动力学上容易进行一些, 但在热力学上后者远比前者容易进行. 苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小.