远程二维NMR用于马尾杉碱M的结构测定

马尾杉碱是一种从华南马尾杉(新品科植物)中分得的新的生物碱。其分子式为C17H20N2O3, 通过紫外, 红外, ^1H和^1^3C NMR谱图分析发现其结构与最近文献报导的福定碱或石杉碱相类似, 本文还采用普通和远程的^1^3C-^1H COSY二维NMR新技术进行了研究, 所得结果与上述分析相符。     

双碳醇水溶液的1H NMR实验与理论分析

In this study, ¹H nuclear magnetic resonance (NMR) measurements and quantum chemistry (QC) studies of ethanol (ET)-water mixtures and ethylene glycol (EG)-water mixtures are carried out at different temperatures to discuss the interactions between water and the alcohols present in the mixtures. From ¹H NMR spectra, it is observed that the chemical shift of the water proton shows two different trends in the ET-water mixtures and the EG-water mixtures. With increasing water concentration, the water proton chemical shift decreases dramatically for ET-water mixtures, while the chemical shift increases slowly for EG-water mixtures. The alcohol hydroxyl proton resonance peaks of both ET and EG shift to lower field with decreasing water concentration. It is found that the resonance peaks of all alkyl protons shift monotonically to low field with increasing alcohol concentration at different temperatures. The geometry optimization results indicate the formation of H-bonds between the water molecules and the hydroxyl groups of the alcohols alongside the weakening of O-H bonds in the alcohols, which results in an O-H bond length decrease. It is interesting to note that the bond length values computed for C-C, C-H and O-H bond in both ET and EG are larger when calculated at the density functional theory (DFT) (B3LYP) level than when calculated using Hartree-Fock (HF) level of theory with the same polarization function and diffusion function. However, the O-H…O H-bond computed at HF level of theory is stronger than that calculated at DFT level of theory. The theoretical results are in good agreement with the experimental ones. In the calculation of NMR chemical shift, DFT(B3LYP) is better than HF, which implies that for the same method, the larger the basis sets are, the more accurate are the calculated values.     

马钱子碱分子结构和振动光谱的密度泛函理论研究

用密度泛函理论B3LYP/6-31G*方法对天然药材马钱子中的生物碱马钱子碱的几何构型进行了优化,得到马钱子碱分子的平衡结构参数,并同实验结构进行了比较.计算了上述分子在平衡构型下的振动谐力场和振动基频.针对不同的振动模式,提出了相应的校正因子,并据此对计算频率进行了校正.理论计算和实验测定频率的平均误差为19.0cm-1.根据DFT计算的振动模式和IR光谱强度值对目标分子的实验振动基频进行了完善的和合理的指认和解释.     

洛汾碱衍生物的电子结构及光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法,对4种洛汾碱类化合物的几何构型进行了优化,在此基础上计算分子的电子结构,并结合有限场FF方法研究了二阶非线性光学(NLO)性质.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对上述化合物分子进行吸收光谱的研究.研究表明在4,5-二-苯基-2-对甲酰苯基咪唑生色团中4,5苯环上引入硝基和3位N原子引入苄基改变分子的共轭平面,使二阶非线性极化率总有效值(βtot)减小,吸收峰总体蓝移.同时还发现,在CH2Cl2溶剂中a和c分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO的π一π*跃迁,b和d分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO+2的π→π*跃迁.     

Rh(111)表面上CO和O共吸附的密度泛函理论计算研究

采用密度泛函理论对Rh(111)表面上CO和O的吸附和共吸附进行了系统的研究,计算了三类不同的共吸附结构.从吸附能和化学位移的角度,通过与已有实验结果对比,推断出可能存在的吸附构型.CO和O之间存在较大的排斥作用,在表面上竞争吸附.电子结构分析发现,这种排斥作用来源于CO和O之间与Rh的d轨道成键的竞争.用密度泛函理论计算的化学位移与实验测量结果一致,说明化学位移的理论计算能辅助对表面结构的预测.     

稀土单酞菁化合物的NMR研究

研究了从Sm^3^+到Lu^3^+(Gd^3^+除外)九个稀土单酞菁化合物的^1H NMR化学位移.发现对重稀土化合物,酞菁环上α、β质子诱导位移符号的变化呈现"三个一组效应".即,"Tb^3^+、Dy^3^+、Ho^3^+化合物,^1H共振谱线移向高场,而对Er^3^+、Tm^+^3、Yb^3^+化合物,则移向低场.化学位移的最大变化发生在4f^8构型(Tb^3^+)处.所得结果与Bleaney理论一致.测得部分稀土单酞菁化合物的^1^3C NMR谱,讨论了化学位移的变化.     

几种B环间位取代异黄酮衍生物的核磁共振谱理论研究(英文)

在B3LYP/6-31G**水平下优化了几种B环间位取代异黄酮衍生物的几何构型,在B3LYP/6-311G**水平下计算了该类化合物的核磁共振谱。研究结果表明:在1E!1H和2E～2H中的分子内氢键,其键长为0.1668nm,使整个分子形成一个四环的交叉共轭体系。从9位羟基取代对异黄酮衍生物NMR数据的影响来看,相邻的碳和相邻的氢化学位移的减少是由于电子云密度的增加和屏蔽作用的加强。而相邻碳的化学位移增加更大。此外,从取代基对化学位移的影响进行了讨论。邻对位氢的化学位移与取代基使苯环电子云密度增大的趋势相一致。A环和C环上的氢基本不受取代基的影响。对位碳的化学位移则与取代基使苯环电子云密度增大的趋势相反,邻位碳的化学位移变化趋势不明显。     

Al8P8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法, 在6-31G*水平上对Al8P8团簇的环状结构进行了几何结构优化, 并在同一水平上计算了Al8P8团簇的电子结构、振动特性及极化率和超极化率. 用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质, Al8P8团簇中离子键和共价键共存, 而且在不同轨道中原子间成键有不同的杂化方式. 计算结果表明: 优化后的Al8P8团簇为双层环状结构; 价电子态密度显示其电子结构具有半导体的性质; 最强的IR和Raman谱峰分别位于530.65 cm-1和366. 54 cm-1处.     

NiTi过渡金属团簇的结构和芳香性的理论研究

在B3PW91/6-311+G(d)计算水平上, 计算并讨论了Ni₄Ti₂, [Ni₄Ti₂]²⁺, [Ni₄Ti₂]^2-与Ni₄Ti₄, [Ni₄Ti₄]²⁺, [Ni₄Ti₄]^2-团簇的几何结构和芳香性. 在构型优化过程中得到了Ni₄Ti₂(D_4h), [Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h), [Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)和Ni₄Ti₄(D_2h)4个稳定构型, 发现当引入上下2个Ti原子后, Ni₄环成为了平面正方形构型. 核无关化学位移(NICS)计算结果表明, Ni₄Ti₂(D_4h)与Ni₄Ti₄(D_2h)的NICS值为正, 而[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值为负, 且[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值更负. 同时还发现, 由s与d轨道参与形成的反磁性环流是引起[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)具有较大芳香性的主要原因; 其中Ti原子主要提供d_z²与s轨道, 而Ni原子主要利用其d_z²与d_x²-y²轨道形成正方形环, 它们之间构成了球状的d轨道环流, 且[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)中还有非常明显的π轨道环流.     

MgF2表面结构稳定性及电子特性的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究了MgF₂(010)、MgF₂(001)、MgF₂(011)及MgF₂(110)四种表面10种构型的稳定性和电子特性. 结果表明: 四种表面的邻近表面几层原子均出现了明显的驰豫现象, 终止于单层F原子的表面相对稳定; 进一步对比分析四种表面(终止于单层F原子的稳定构型)的表面能发现, 稳定性依次减弱排列为MgF₂(110)、MgF₂(011)、MgF₂(010)、MgF₂(001); 最稳定的MgF₂(110)表面的态密度显示在费米能级以下较多的成键电子处于低能级区, 同时由于表面的影响, 导致表面F原子电荷聚集显负电性, 促使表面活性增加.     

密度泛函理论研究黄曲霉素B1的表面增强拉曼散射效应

用密度泛函理论B3LYP方法和6—311G（d,p）／Lan12DZ优化得到黄曲霉素B1（AFBI）分子及其复合物AFB1-Ag的稳定结构,并计算了复合物的表面增强拉曼光谱和预共振拉曼光谱．结果表明,AFB1分子的拉曼光谱很大程度依赖于吸附位点以及入射光的激发波长．与分子的常规拉曼光谱相比,复合物表面增强拉曼光谱中C=O伸缩振动模的增强因子约为10^2—10^3,是由于复合物的极化率增强而导致的静态化学增强,并分析了振动模式的振动方向与其拉曼强度的关系．选择复合物最大吸收峰附近激发光266和482nm以及远离共振吸收波长785和1064nm作为入射光,计算得到不同入射光激发下复合物的预共振拉曼光谱．结果表明其增强因子最大达N100量级,主要是由电荷转移产生的共振增强引起的．     

笼状碳氢化合物五环[5.4.0.02，6.03，10.05，9]十一烷的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G**水平上,对典型高能量密度笼状化合物五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷（PCU）进行了理论计算。基于上述水平全优化分子结构的键长、键角及二面角求得PCU分子的张力能;用Monte-Carlo方法得到化合物的理论密度;由简谐振动分析求得IR谱,计算结果与实验良好相符;基于振动分析,由统计热力学求得PCU的热力学性质;采用GIAO方法求得PCU的13C-NMR和1H-NMR谱的化学位移,计算结果与实验结果的线性相关性均大于0.99,计算结果可辅助解析PCU的NMR谱。     

α-氰基丙烯酸乙酯阴离子聚合的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论DFT-B3LYP方法,在6-31G^*基组水平上,首次全优化计算了α-氰基丙烯酸乙酯与羟基反应势能面上的反应物、过渡态的分子几何、电子结构、能量、IR光谱和热力学性质,求得气相中反应的活化能为13.83 kJ·mol^-1,引发速率常数数量级为10¹⁰ s^-1,从热力学和动力学两方面阐明了阴离子聚合机理.通过自洽反应场(SCRF) B3LYP/6-31G^*计算,系统研究了相对介电常数分别为2.02, 2.38, 7.58和12.3的溶剂对反应物和过渡态的结构和反应机理的影响,发现溶剂效应使过渡态的活化能随极性增大而下降,并使引发反应在极性溶剂中接近于无垒反应.     

砷原子团簇结构的量子化学密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的三种方法:局域自旋密度近似SVWN、梯度修正BLYP、杂化密度泛函B3LYP,优化了中性Asn、负离子Asn-(n=2～5)的结构,在优化结构基础上计算了它们的振动光谱,获得它们稳定的最低能量态的结构.其中中性Asn(n=2～5)的稳定结构的计算结果,与已有的理论结果以及实验数据进行了比较.而对负离子Asn-(n=2～5))的稳定结构作了预言.同时计算了Asn(n=2～5)的绝热电子亲和能(EAa),与有关光电子谱学的实验值符合较好.     

同晶置换改性FAU分子筛结构及吸附性能的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,考察了八面沸石(FAU)型分子筛β笼孔道结构内含氧化合物(甲醇、二甲醚、丙醛)的吸附,并进一步计算研究了Zn,Ca同晶置换改性的作用机理.研究结果表明,β笼孔道结构内,Al原子为甲醇、二甲醚和丙醛的吸附活性位,Si原子无吸附活性.Zn,Ca掺杂的β笼结构内,正2价的Zn和Ca掺杂替换正3价的Al,导致邻近的Si原子位置形成缺电子空穴,增强了甲醇、二甲醚和丙醛的吸附,而杂原子Zn和Ca本身并没有吸附活性.     

污泥热解中HCN与CaO的反应机理:密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对污泥热解中CaO与HCN在低温段的反应进行了研究。在B3LYP/6-311++(3df,2p)水平上计算得到了反应路径上各驻点的几何构型与频率,并在此构型上使用CCSD(T)/cc-pVQZ进行单点能计算。结果表明,两个HCN分子吸附于CaO后,质子发生转移时出现反应路径中最大能垒(310.33 kJ/mol)。使用经典过渡态理论拟合了反应中各步骤的阿累尼乌斯公式,计算了三种典型温度下各步骤的反应速率,发现质子转移为该反应的决速步骤,且温度越高CaO对HCN的作用效果越好。     

3-乙酰基-8-叔丁基香豆素晶体结构及密度泛函理论研究

本文合成了3-乙酰基-8-叔丁基香豆素,并通过X-射线单晶衍射法测定分子结构,随后进行红外、核磁共振、紫外可见吸收光谱表征,并通过密度泛函理论(DFT)研究晶体中的分子间作用,模拟光谱并预测表面活性位点。结果表明,分子为大共轭平面结构,在晶体中主要以π-π堆积作用和氢键作用结合,结合能分别为17. 2和3. 9 kcal/mol。分子在近紫外可见光范围内的最大吸收波长在310nm,摩尔消光系数为16000L·mol-1·cm-1,主要对应苯环上π电子向内酯环以及羰基氧上的跃迁。该分子6号位碳最易发生芳环上亲电取代反应,内酯可发生水解、氨解等反应,苯环上氢、羰基氧均可形成氢键等弱相互作用。     

基于密度泛函理论研究木质素二聚体C_α-OH基团的修饰对其热解均裂历程的影响

采用密度泛函理论方法,对四种β-O-4型二聚体木质素模型化合物2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙烷-1-醇、2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙烷-1-酮、1-甲氧基-2-(2-甲氧基-2-苯基乙氧基)苯、2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯乙基乙酸酯的C_(aromatic)-O、C_(aromatic)-C_α、C_α-C_β、C_β-O键均裂解离能进行了理论计算,并对所述二聚体的热解均裂历程进行了理论计算研究,分析了不同二聚体的热解产物形成途径。结果表明,C_β-O键均裂是二聚体初次热解的主要反应,C_α-C_β键均裂是竞争反应。C_α-OH官能团被氧化、乙酰化修饰后,C_β-O键均裂解离能降低,而C_α-C_β键的键解离能升高,C_β-O键裂解概率增大,C_α-C_β键均裂竞争性降低。基于上述四种模型化合物热解的主要芳香族产物有苯甲醇、甲苯、苯甲醛和愈创木酚等,C_α-OH官能团的选择性修饰可调控热解产物种类,其中,氧化修饰后的二聚体的热解产物种类变少,产物选择性增强;甲基化、乙酰化修饰后的二聚体热解可产生苯乙烷和甲苯。     

三聚氰胺结构和热力学性质的密度泛函理论研究

采用Materials Studio 软件中的DMol~3模块对三聚氰胺的结构和性质进行了理论研究.得到了分子的几何构型、振动频率、各原子上的电荷分布、热力学、以及Fukui指数和前线分子轨道.计算结果表明:三聚氰胺分子中的C原子易得电子,是亲核试剂进攻点,而胺基上的N原子因含孤对电子是亲电反应中心.     

富勒烯C70及Sc3N@C70的密度泛函理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯C70、它的阴离子及内掺Sc3N富勒烯Sc3N@C70两种同分异构体的几何结构和电子结构进行了研究。计算结果表明,在C70的两种异构体中,满足五元环分离规则(IPR)的C70(D5h)稳定,C70q-(#7854)(q=4,6)比C70q-(D5h)稳定;在Sc3N@C70两种异构体中有三对两两相邻五元环的Sc3N@C70(#7854)稳定,C70(#7854)易于形成富勒烯金属包合物。