烷基乙二胺-CF_3CO_2型质子化离子液体的分子间氢键作用

利用密度泛函理论M06-2X方法,在6-311G(d,p)水平下,对由N-烷基乙二胺阳离子[HAlkyl]~+(Alkyl=Hex,Oct,Et Hex)与三氟乙酸阴离子[TFA]~-形成的[HHex][TFA],[HOct][TFA]及[HEtHex][TFA]型质子化离子液体(PILs)的离子对进行了理论研究.通过几何优化和分子振动频率分析3种PILs均得到5种较稳定构型[HAlkyl][TFA]S1~S5.结果表明,[HAlkyl]~+与[TFA]~-间发生了质子转移形成了O—H…N型氢键.3种PILs的基组重叠误差校正后的分子间相互作用能(ΔE_(int)~(BSSE))在-449.91~-522.87 kJ/mol范围内.由于分子间形成了较强的O—H…N氢键作用,引起N—H振动频率消失,在2200~2700 cm~(-1)范围内出现了较强的O—H键振动.通过自然键轨道(NBO)及分子中原子(AIM)理论计算,研究了分子间氢键作用的相对强度及其对分子构型稳定性的影响.NBO分析结果表明,其稳定化能主要源自于[HAlkyl]的氨基中孤对电子LP(N)与[TFA]中O—H反键轨道σ*(H—O)间的相互作用,即LP(N)→σ*(H—O).并探讨了阳离子部位[HAlkyl]~+的质子化位置以及烷基链长、支链的引入对[HAlkyl]与[TFA]间氢键作用强度的影响.     

[He3H]＋分子基态势能面的从头计算研究

使用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ从头计算方法，对[He3H]＋分子的一些特殊构型的电子基态势能进行扫描，并以此为基础对三体相互作用势在惰性气体质子簇中的影响进行了讨论.结果表明即使在这样一个简单的体系中三体相互作用的影响都是不能忽略的.另一方面，在[He3H]＋分子稳定构型附近仅将势能展开至三体相互作用项便可提供较精确的相互作用信息，但在强排斥区域更高阶作用的影响变得越来越突出.本文同时讨论了[He4H]＋的稳态结构. [He3H]＋与[He4H]＋的稳态结构表明,[HenH]＋簇中存在着一个[He2H]＋核.     

1,4-二氧六环和氨分子氢键团簇的从头算

在不同基组水平上,对１,４－二氧六环和氨分子氢键团簇体系进行了从头算分子转道法研究,优化得到中性团簇,离子团簇和碎片离子（质子化团簇离子和非质子化团簇离子）平衡几何构型,研究结果表明：中性团簇最稳定构型为Ｒ－ＨＮ２－ＨＮＮ２（Ｒ：１,４－二氧六环）,离子团簇由于发生质子转移,其构型与中 团簇有较大的淡同,两类碎片离子Ｒ（ＮＨ３）＋和Ｒ（ＮＨ３）Ｈ＾＋与中性团簇Ｒ（ＮＨ３）的结构也有所不同     

葫芦[8]脲的环套环分子组装

以4,4'-联吡啶鎓、 2,6-萘二酚和2,7-萘二酚为基本结构单元, 设计合成了2种带有分子内给受体相互作用的大环化合物, 并采用紫外光谱和核磁共振等手段研究了其与葫芦[8]脲的键合行为. 研究结果表明, 在水溶液中大环的2,6-萘二酚和2,7-萘二酚与4,4'-联吡啶鎓之间存在分子内的电荷转移相互作用, 而葫芦[8]脲可以键合这2种大环化合物, 导致电荷转移吸收峰增强并红移, 表明葫芦[8]脲能增强这种分子内的电荷转移相互作用, 形成稳定的环套环分子组装体. 这种结构是基于葫芦[8]脲的新型拓扑结构.     

[4，4＇-bpyH2]5H2[α-P2W18O62]2·4H2O的合成与结构表征

利用水热方法合成了一种基于双Dawson多阴离子和质子化的4,4’-联吡啶阳离子构筑的化合物[4,4’-bpyH2]5H2[α—P2W18O62]2·4H2O,并经IR光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等测试技术进行了表征．标题化合物属于三斜晶系,Pi空间群,晶胞参数：α=1．35373（5）,b=2．24256（13）,c=2．73282（11）nm,α=79．890（13）,β=77．568（8）,γ=80．349（11）°,V=7．9029（6）nm^3,Z=2,Dc=4．031g／cm^3,GOOF=1．049,R1=0．0674,wR2=0．1434．结构分析结果表明,标题化合物分子由5个质子化的4,4’-联吡啶阳离子、2个H^＊离子、2个饱和Dawson结构多阴离子[P2W18O62]^6-和4个结晶水分子组成．     

质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子相互作用的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-311＋G(d,p)水平下, 对质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子形成的气态阴阳离子对([Hbet][Tf₂N])进行理论研究, 通过几何结构优化和频率分析得到势能面上的六个稳定构型. 计算结果表明[Hbet]^＋和[Tf₂N]^－之间能够形成较强的氢键相互作用, 氢键相互作用的稳定化能主要来源于[Tf₂N]^－中O, N原子的孤对电子和[Hbet]^＋中参与形成氢键的O-H, C-H反键轨道之间的相互作用. 自然布局分析(NPA)给出气态[Hbet][Tf₂N]离子对中阴阳离子间的电荷转移比传统离子液体中电荷转移的数值小. AIM (atoms in molecules)分析得到[Hbet]^＋和[Tf₂N]^－之间的氢键相互作用以静电作用为主. 通过实验和理论结果相比较, 初步探讨影响离子液体熔点及其对金属离子选择性溶解的结构因素.     

Alkali （Alkali Earth） Metal Ions with 2-（3＇-Hydroxy-2＇-pyridyl）benz- oxazole Cation-π Complexes and Its Intramolecular Proton Transfer Process： A Theoretical Investigation

采用密度泛函B3LYP方法,在6—311＋＋G（d,p）基组水平上对碱（土）金属离子（Li＋,Na＋,K＋,Be2＋,Mg2＋和Ca2＋）与2-（3’-羟基-2’-吡啶基）苯并噁唑（HPyBO）的36种阳离子-π复合物的初始构型进行了几何全优化,并计算了其相互作用能．结果表明,碱（土）金属离子与HPyBO复合物有较强的阳离子-π相互作用,部分复合物甚至达到了化学键的强度．相对能量的变化表明碱（土）金属离子的作用能改变HPyBO分子内质子转移过程的能垒,甚至可以导致优势构型反转．当考虑水的溶剂效应后,各质子转移异构体的相对能量及质子转移的能垒均有一定程度的改变．另外,应用分子中的原子（AIM）方法对复合物分子内氢键的键临界点性质进行了分析．     

半胱氨酸阴离子与咪唑阳离子间相互作用的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311＋G(d,p)水平上对1-乙基-3-甲基咪唑阳离子和半胱氨酸阴离子形成的气态阴阳离子对([Emim][Cys])进行理论研究. 通过几何结构优化以及频率分析得到势能面上7个稳定的离子对构型. 计算结果表明[Emim]＋和[Cys]－之间存在较强的氢键相互作用, 其稳定化能主要来源于[Cys]－中羰基O的孤对电子lp(O) 和[Emim]＋中C—H反键轨道 s*(C—H) 之间的相互作用, lp(O)®s*(C—H). [Emim][Cys]_S1是最稳定的离子对构型, 考虑BSSE的相互作用能为－387.66 kJ/mol. 从NPA和NBO分析以及AIM (Atoms in Molecules)计算等方面阐述了半胱氨酸阴离子与咪唑阳离子之间氢键相互作用的本质, 并初步探讨了阴阳离子对相互作用对氨基酸离子液体性质的影响.     

功能离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的密度泛函研究

用密度泛函理论对功能化离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的作用机制进行了理论研究。在RB3LYP/6-311 G**的计算水平对离子液体[NH2p-bim]BF4的结构以及CO2与该离子液体反应可能生成的产物进行了全优化,获得了优化结构的振动频率和热力学数据。计算结果表明,离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2主要是通过离子液体的阳离子[NH2p-bim] 自偶解离的[NHp-bim]与CO2分子结合生成[O2C-NHp-bim],其结合能为238-260 kJ/mol。     

[4,4'-bpyH2]5H2[α-P2W18O62]2·4H2O的合成与结构表征

利用水热方法合成了一种基于双Dawson多阴离子和质子化的4,4'-联吡啶阳离子构筑的化合物[4,4'-bpyH2]5H2[α-P2W18O62]2·4H2O,并经IR光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等测试技术进行了表征.标题化合物属于三斜品系,Pi空间群,品胞参数:a=1.353 73(5),b=2.242 56(13),c=2.732 82(11)nm,α=79.890(13),β=77.568(8),γ=80.349(11)°,V=7.902 9(6)nm3,Z=2,Dc=4.031 g/cm3,GOOF=1.049,R1=0.067 4,wR2=0.143 4.结构分析结果表明,标题化合物分子由5个质子化的4,4'-联吡啶阳离子、2个H+离子、2个饱和Dawson结构多阴离子[P2W18O62]6-和4个结晶水分子组成.     

气相质子转移反应中热化学和动力学的关系

质子键合的分子簇的离子－分子反应中的热化学和动力学关系的考察结果表明：对于非烷基锁闭的分子簇,如（C2H5OH）nH＋（5＝1-3）和（CH3OH）3H＋;与中性碱B的质子转移反应,属快速反应,其反应效率r是由总反应的自由能变化△γGm控制,而与反应过渡态的本质无关。那些反应可能存在两个中间体,因电子转移导致质子从分子簇内部转移到中性碱,进而导致二个或三个溶剂分子的直接蒸发;烷基锁闭的质子键合的二聚体,如（CH3CN）2H＋,（CH3OCH3）2H＋,（CH3COCH3）2H＋和（C3COOCH3）2H＋,与中性碱的质子转移反应,其效率远小于1;与总反应的△γGm无关     

多钼酸盐[4，4′-H2bipy]2[β-Mo8O26]的水热合成和晶体结构

利用水热合成方法制备了化合物[4，4′-H2bipy]2[β-Mo8O26]，用元素分析、X射线单晶衍射和电子顺磁共振对其结构进行了表征．结构解析表明标题化合物是由／3型[Mo8O26]^4-多阴离子与质子化的4，4’-联吡啶通过氢键作用形成的三维结构超分子化合物．     

[4,4′-bpyH_2]_5H_2[α-P_2W_(18)O_(62)]_2·4H_2O的合成与结构表征

利用水热方法合成了一种基于双Dawson多阴离子和质子化的4,4′-联吡啶阳离子构筑的化合物[4,4′-bpyH2]5H2[α-P2W18O62]2·4H2O,并经IR光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等测试技术进行了表征.标题化合物属于三斜晶系,P墿空间群,晶胞参数:a=1.35373(5),b=2.24256(13),c=2.73282(11)nm,α=79.890(13),β=77.568(8),γ=80.349(11)°,V=7.9029(6)nm3,Z=2,Dc=4.031g/cm3,GOOF=1.049,R1=0.0674,wR2=0.1434.结构分析结果表明,标题化合物分子由5个质子化的4,4′-联吡啶阳离子、2个H+离子、2个饱和Dawson结构多阴离子[P2W18O62]6-和4个结晶水分子组成.     

[2, 3'-联-1H-吲哚]-3(2H)-酮类化合物的单重态氧反应

[2, 3'-联-1H-吲哚]-3(2H)-酮衍生物(1a~1c)在甲醇中的单重态氧反应给出溶剂捕捉产物4, 后者在分离过程中脱去甲醇分子生成5。考察了标题化合物分子中二氢吲哚酮结构单元以及吲哚结构单元在单重态氧反应中的作用, 并探讨了反应机理。     

C4H5N-(NH3)n氢键团簇的多光子电离与从头计算

在355和532nm激光波长下用TOF质谱仪研究了C4H5N-(NH3)n系列氢键团簇体系的多光子电离.实验发现,两波长下除了得到一系列团簇离子外,还观测到一系列质子化产物C4H5N-(NH3)n－H＋.这些质子化产物来自于光电离过程中团簇内部的质子转移反应;系列离子出现反常强度变化,即离子强度较离子明显减小;从头计算结果表明,上述现象是由于中性团簇稳定性的差异造成的.     

氨和甲醇团簇中的质子转移反应

应用激光多光子电离质谱和分子束技术研究了氨和甲醇二元团簇,实验观测到两个系列质子化的团簇离子: (CH3OH)nH+和(CH3OH)nNH4+(1≤n≤14 ),其产生是经过二元团簇内的质子转移反应。同时也研究了氘代甲醇CH3OD和氨混合团簇,结果表明OD原子团中的D转移概率比CH3原子团中的质子转移概率大几倍。在HF/STO-3G和MP2/6-31G*　*水平上对氨和甲醇二元团簇进行了计算,结果表明与CH3相比OH中的质子转移更加容易,因为CH3中的质子转移过程要克服高度约120 kJ/mol的能垒。     

以苯丙氨酸为例说明中心离子在手性识别中的作用

采用手性冠醚（＋）-2,3,11,12-四羧基-18-冠-6（简写为18-C-6-TCA）作为手性参照物,分别以Cu2＋和H＋为中心离子,对苯丙氨酸（Phe）对映体进行手性识别研究.通过离子键合二聚体[Cu2＋（18-C-6-TCA）（Phe）-H＋]＋和（18-C-6-TCA）（Phe）H＋的碰撞诱导解离（CID）反应,总结了上述非对映异构体离子的裂解特征并以其初级产物离子与母离子的相对丰度为依据对Phe对映体进行手性识别.通过实验发现,作为过渡金属代表的Cu2＋离子对多齿型配体具有较强的配合能力,Cu2＋与Phe对映体形成的非对映异构离子[Cu2＋（18-C-6-TCA）（Phe）-H＋]＋离子的稳定性差异较大,手性识别能力较强.同时,[Cu2＋（18-C-6-TCA）（Phe）-H＋]＋的CID反应只产生[Cu2＋（18-C-6-TCA）-H＋]＋产物离子,而（18-C-6-TCA）（Phe）H＋的CID反应除了产生质子化的18-C-6-TCA以外,还有冠醚离子的次级碎片产物.这说明18-C-6-TCA、Phe与Cu2＋的键合情况以及亲和势都与H＋的情形完全不同.本文将结合量化计算对这一点进行详细讨论.     

[4,4′-bpyH_2][4,4′-bpyH][Cr(OH)_6(Mo_6O_(18))]和[4,4′-bpyH]_3[Al(OH)_6(Mo_6O_(18))]·2H_2O的合成及晶体结构(英文)

通过水热方法合成了两种新的B-Anderson型多钼氧酸盐[4 ,4′-bpyH2][4 ,4′-bpy H][Cr( OH)6( Mo6O18)](1)和[4 ,4′-bpyH]3[Al(OH)6( Mo6O18)].2 H2O(2) ,通过元素分析、IR光谱和单晶X射线衍射对其进行了表征.化合物1和2都是分离结构.化合物1分子由2个晶体学独立1/2 B-Anderson类型[Cr(OH)6( Mo6O18)]3 -多阴离子,1个双质子化的[4 ,4′-bpyH2]2 +阳离子和1个单质子化的[4 ,4′-bpyH]+阳离子组成,化合物2则是由1个晶体学独立完整的B-Anderson型[ Al( OH)6( Mo6O18)]3 -多阴离子, 3个单质子化的[4 ,4′-bpyH]+阳离子和2个晶格水分子组成.借助4 ,4′-bpy分子间的π-π堆积作用,化合物1和2形成三维超分子结构.     

系列含二核钼(钨)簇阴离子化合物的合成、结构特征和簇间相互作用

报道了系列共9个以[(M₂O_nS_4-n)(i-mnt)₂]^2- (M=Mo, W; i-mnt=S₂CC(CN)₂^2-; n=0, 1, 2)二核簇为阴离子,以某些有机基团如R₄N (R=烷基),质子化的4,4'-bpy或碱金属Cs, K,二价金属Ni, Mn配合物为阳离子的新化合物的合成,晶体结构,谱学表征和成键特征.这些化合物通过S...S, S...Cl, Cl...Cl超分子相互作用及离子间氢键形成双聚、链状、层状、三维网络及包合物堆积结构.采用扩展的Hückel近似下的紧束缚能带方法计算了部分化合物的能带结构,表明正是这些簇间或离子间的相互作用提供了簇间电荷转移的可能.部分晶体粉末样品的变温电导率测试证实了它们具有半导体导电性能.     

C4H5N-(NH3)n氢键团簇的多光子电力与从头计算

在３５５和５３２ｎｍ激光波长下用ＴＯＦ质谱仪研究了Ｃ４Ｈ５Ｎ－（ＮＨ３）ｎ系列氢键团簇体系的多光子电离,实验发现,两波长下除了得到一系列团簇离子Ｃ４Ｈ５Ｎ－（ＮＨ３）ｎ＾＋外,还观测到一系列质子化产物Ｃ４Ｈ５Ｎ－（ＮＨ３）ｎ－Ｈ＾＋,这些质子化产物来自于光电离过程中团簇内部的质子转移反应;Ｃ４Ｈ５Ｎ－（ＮＨ３）ｎ＾＋系列离子出现反常强度变化,即Ｃ４Ｈ５Ｎ－（ＮＨ３）２＾＋离子强度较Ｃ４Ｈ５Ｎ－（Ｎ