乙醇醛光解离机理的理论研究

采用多参考态方法, 在CASPT2//CASSCF/6-311+G(2df, 2p) 水平上计算了乙醇醛(HOCH2CHO)分子在三个最低电子态(S0、S1和T1)上驻点的电子结构和解离势能面。结合势能面交叉点,探讨了HOCH2CHO与波长有关的光解离机理,分析了可能的光解离产物。结果表明, 在实验光解波长240 – 400 nm的激发下,HOCH2CHO分子主要发生S1态上的解离反应或通过S0和S1态之间的振动相互作用驰豫到基态,随之发生基态解离反应。C-C键断裂生成基态光解产物HOCH2 (2A′)+ HCO (2A′)是最主要的反应途径;而在一定波长下,生成CH3OH + CO的基态协同反应、脱醛基氢及脱羟基通道都是能量上可行的反应途径。本文的计算结果和实验观察一致。     

非血红素铁超氧化物活化丙烯分子多态反应机理的理论研究（英文）

采用密度泛函DFT-B3LYP理论对非血红素铁超氧化物活化丙烯分子多态反应机理进行了探讨.研究结果表明氢原子抽取过程遵守单态反应机制,主要在基态高自旋七重态势能面进行,且具有较低活化能(ΔG~≠=65.6 k J·mol~(-1)),非血红素铁超氧化物可以作为有效氧化剂抽取氢原子。单态反应机制可能归因于近来建议的交换-加强反应原则(EER,铁中心具有较大交换稳定作用)。对于O-O键的活化,在CASSCF(10,8)/6-31+G(d)//TZVP水平下,势能面交叉区内,高自旋七重态(S1)和五重态(Q0)的自旋-轨道耦合(SOC)常数分别为2.26和2.19 cm~(-1)。轨道分析表明两条发生翻转自旋轨道具有相同空间组成(π*sub),SOC禁阻,因此通过SOC作用反应体系不可能有效地从七重态(S=3)势能面系间穿越到五重态(S=2)势能面,系间穿越可能发生在反应最后的退出阶段。     

硫代乙酰胺光化学反应机理的理论研究

用B3LYP, MP2和CASSCF方法, 采用cc-pVDZ和6-31++G**基组, 研究了硫代乙酰胺在基态和最低三态上消除硫化氢以及其它光解离反应, 并考虑了单个溶剂分子参与反应对质子迁移反应的影响, 得到了消除硫化氢反应的反应机理, 计算结果可以很好地解释实验结果. 进而用CASSCF方法计算了第一激发单态上的各驻点, 以及各交叉点. 计算结果表明, 在S1和T1态上发生除分子内转动以外的化学反应的可能性比较小, 当分子被激发到S2态上时, 将通过S2/S1交叉点到S1态, 在S1态上的分子有两条途径去活化, 通过S1/S0交叉点到热基态, 通过S1/T1交叉点系间窜越到T1态. 因而得出CH3CSNH2发生光解离反应的可能性不大. 基于此, 可将硫代酰胺结构引入蛋白或多肽中, 有望在不破坏分子整体结构的情况下对其进行光化学研究.     

2-甲基噻吩光异构化成3-甲基噻吩的理论研究

用CASSCF方法以6-31G基组研究了2-甲基噻吩光异构化为3-甲基噻吩的光化学反应和基态(S₀)及三重激发态(T₁)的相关势能面.反应主要发生在三重态(T₁)上,其间经历了两个双自由基,1个三元环中间体及4个过渡态.沿着反应路径找到了2个T₁/S₀势能面交叉点,其结构都类似于双自由基.在第二个T₁/S₀势能面交叉点附近由T₁向S₀的系间窜越(ISC)最为有利.     

γ-巴豆酰内酯激发态动力学的共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)计算研究

采用共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)方法研究了γ-巴豆酰内酯的光吸收S2态的结构动力学和衰变机制.采用含时密度泛函理论方法结合光谱实验确认了紫外光谱和振动光谱.获得了涵盖A-带吸收的4个激发波长下的共振拉曼光谱.用CASSCF计算得到了S1,min,S2,min,T1,min,T2,min和T3,min及其相关势能面交叉点的结构与能量.研究了A-带共振拉曼光谱强度模式与S2,min和CI(S2/S1)交叉点结构的关系.借助El-Sayed规则分析了各系间窜跃路径的效率,提出了γ-巴豆酰内酯从S2,FC弛豫到基态S0的2条主要路径:内转换路径和系间窜跃路径.     

2-硝基萘激发态衰减动力学和光解通道的从头计算研究

采用密度泛函理论(DFT)和完全活化空间自洽场理论(CASSCF)计算方法,在CASSCF(10,10)/6-31G(d)//CASPT2(10,10)/Aug-cc-PVDZ计算水平下,研究了2-硝基萘(2NN)S1(ππ*)激发态的衰减动力学.获得了2NN及其亚硝酸酯异构体(ISO)的基态、低能激发态和势能面交叉点的优化结构和能量,以及异构化反应的过渡态结构和能垒;给出了S0,T1和S1态时ISO沿N—O键的势能曲线;描绘了激发态衰变路径图.结果表明,被激发至S1(ππ*)激发态后,2NN经S1T3,S1T2交叉点发生S1!T3,S1!T2系间窜越过程再经T2T1锥形交叉点发生T2!T1内转换过程,最后无辐射衰减到T1态.具体衰减路径可以描述为S1-FC-2NN!S1T3-MIN-2NN或S1T2-MIN-2NN!T3-MIN-2NN或T2-MIN-2NN!T2T1-MIN-2NN!T1-MIN-2NN.该条路径能垒较小,T1态瞬态物种形成效率较高,为2NN激发态衰变动力学中最重要的无辐射衰变通道.在S0,T1和S1态势能面上,2NN!ISO异构化反应的能垒高,跃迁概率十分低下,难以形成芳氧自由基(Ar O"),2NN紫外光解离效率很低.     

Au+(1S, 3D)与N2O(1Σ+)反应机理的理论研究

采用密度泛函B3LYP方法, O和N用6-311+G*基组, Au+用赝势基组(8s7p6d)/[6s5p3d], 研究了Au+(1S, 3D)离子和N2O(1Σ+)分子的反应机理. 报道了在基态单重态和激发三重态势能面上各反应物、中间体和过渡态的构型特征及能量. 结果表明, 两个主反应通道Au+(1S)+ N2O(1Σ+)→1NA-Complex-1→1NA-TS1→1NA-Complex-2→1NA-Crossing→[3OAuNN]+和Au+(1S)+ N2O(1Σ+)→1NB-Complex→1NB-Crossing→[AuNN(1Σ+)]++O(3P)都需经过反应交叉势能面, 出现“系间窜越”. 用内禀坐标单点计算垂直激发态的方法确定了势能面交叉点, 并用含时密度泛函TD-B3LYP方法进一步探讨了自旋翻转机理.     

叠氮化氰的光解离机理

采用多参考态方法,在MRCI+Q//CAS(10,9)/6-311+G(2df)水平上对叠氮化氰(N3CN)的光解离机理进行理论研究.优化得到基态(S0)和低激发态(S1、S2、T1)势能面上的极小点、过渡态、内转换交叉点(IC-S1/S0)和隙间窜跃交叉点(ISC-S1/T1)的结构和能量,构建反应势能面.在MRCI+Q//CAS(10,9)水平上计算N3CN的垂直激发能,并和实验值进行对比.结果表明,在S0、S1、S2和T1态势能面上,N—N键断裂生成N2+NCN是主要解离途径,而C—N键断裂通道是次要通道.实验观测到220 nm处的吸收峰对应分子由S0态到S1态的激发,对应主要光解离产物为NCN[a1△g];而在275 nm处的吸收峰则对应分子被激发到T1态,然后直接生成基态产物NCN[X3Σg-].我们的理论结果与实验测量符合得很好.     

4-硝基咪唑A-带激发态结构动力学

通过共振拉曼光谱实验和量子化学计算的方法研究了4-硝基咪唑(4NI)A-带激发态衰变动力学.对4NI的振动光谱、紫外电子吸收光谱、荧光光谱和共振拉曼光谱进行了指认.在全活化空间自洽场法(CASSCF)/6-31G(d)计算水平下获得了单重激发态S1(nOπ*)和S2(ππ*)和势能面交叉点S1(nOπ*)/S2(ππ*)的优化几何结构和能量,分析了A-带共振拉曼光谱的强度模式特征,获得了短时结构动力学,并结合全活化空间自洽场法(CASSCF)理论计算结果确定了4NI在S2(ππ*)态衰变通道主要是S2,FC→S2,min(ππ*)→S0辐射弛豫.     

电子效应调控丁烯二腈光分子开关的CASSCF和MS-CASPT2理论研究

采用多组态CASSCF方法和MS-CASPT2方法研究了丁烯二腈中性分子及阳离子和阴离子的顺-反异构化机理.结果表明,中性分子和离子态的光顺-反异构化反应经历不同的非绝热跃迁途径:中性丁烯二腈受光激发至S1态后,需克服一个不低于19.7 k J/mol的能垒才有机会到达基态和激发态间的圆锥交叉(S_1/S_0-CI),随后经非辐射跃迁回到基态,S_1/S_0-CI在结构上偏离C=C双键旋转路径,且能量较高,因此会降低旋转速度,阻碍旋转的单向性;丁烯二腈阳离子和阴离子自由基的D_0态和D_1态旋转势能面在90°处相交,优化的D_1/D_0-CI与D_1态中间体的结构和能量均相近,因此从D1态经由D_1/D_0-C_I无辐射跃迁到D_0态的过程无势垒,在此过程中C=C旋转方向性得到最大限度的保持.研究结果证实了电子诱导不仅能降低基态热旋转势垒,而且能够调控光旋转的非绝热跃迁机理.     

Theoretical Study on Photoisomerization of 2-Methylfuran to 3-Methylfuran

1 INTRODUCTION 2-Methylfuran belongs to the basic heteroaromatic compounds relevant to many fields of modern che- mistry, ranging from the study of natural products and biologically active substances to the develop- ment of building blocks for organic synthesis and conducting polymers[1]. Since the photochemistry ofR-furan was gradually recognized in 1960s[2～7], lots of interest has been aroused. Herein we only study one branch of photoche- mistry of R-furan: the isomerization of 2-methy…     

银金硫三元团簇的形成与光过程的硫金敏化

采用激光烧蚀银金硫混合物样品产生团簇离子,用飞行时间质谱仪检测的方法研究了银金硫三元团簇离子的形成。研究表明,银硫二元团簇、金硫二元团簇和银金硫三元团簇同时生成,主要系列有(Ag~2~n~+~1S~n~-~1)^+、(Ag~2~n~-~1S~n)^-、(Ag~2~nAuS~n)^+和(Ag~2~nAuS~n~+~1)^-。将其与感光乳剂中的金硫敏化中心相关联,指出正离子团簇和负离子团簇分别在曝光过程中起着光电子陷阱和正空穴陷阱的作用。     

Structure and Stability of Interstellar Molecule C_3S

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｍａｌｌｃｌｕｓｔｅｒｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃａｒｂｏｎａｎｄｓｕｌｆｕｒ,ｓｕｃｈａｓＣＳ ,Ｃ2 ＳａｎｄＣ3 Ｓ ,ｗｈｉｃｈｐｏｓｓｅｓｓｌａｒｇｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｄｉｐｏｌｅｍｏｍｅｎｔｓａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｔａｒＩＲＣ+ 10°2 16ａｎｄｉｎｔｈｅＴａｕｒｕｓｃｏｌｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｎｓｅｃｌｏｕｄＴＭＣ 1,1 7ｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓ…     

邻氯甲苯光解反应机理的理论研究

采用量子化学从头算CASSCF和CASPT2方法对邻氯甲苯在低激发态上的光解机理进行了理论研究.研究结果表明,在266nm的光激发下邻氯甲苯可以激发到第一单重态上,然后存在两种可能的离解途径:一种是经过S1/S0交叉点内部转换驰豫到基态,然后甲基上的一个H转移形成邻-5-亚甲基-6-氯-1,3-环己二烯,进而C—Cl键断裂生成苄基;另一种是先后经过S1/T2和T2/T1交叉点驰豫到三重态,然后进行C—Cl键断裂,形成邻甲苯基.这两种途径具有相近的反应几率,与实验结果很吻合.     

Unrestricted Hartree-Fock instabilities in semiempirical CNDO/S and INDO/S calculations of spin-spin coupling constants

It is shown that non-convergent calculations of the Fermi contact term of spin-spin coupling constants within the self-consistent and finite perturbation schemes used to solve the coupled Hartree-Fock equations, are originated in non-singlet Hartree-Fock instabilities of the closed-shell restricted Hartree-Fock wavefunction. In CNDO/S and INDO/S wavefunctions, where the electronic system response has been successfully reproduced, all investigated molecules containing MOs were found to be unstable. Results of spin-spin coupling constants are given and compared with experimental as well as FP and SOS INDO values.Part of a Ph.D. thesis (G.E.S.) to be presented to the University of Buenos Aires.Comisión de Investigaciones Científicas (CIC, Pcia. de Bs. As.) fellow.     

Large amplitude out-of-plane vibrations of 1,3-benzodioxole in the S0 and S1 states: an analysis of fluorescence and excitation spectra by ab initio calculations

We report the analytical expressions of the two-dimensional potential energy surfaces (PES) spanned by the puckering and flapping vibrations in the S0 and S1 states of 1,3-benzodioxole (BDO). Both PES are obtained from S0 and S1 energies computed on a grid of 2500 molecular geometries at the CASPT2 level. Both the S0 and S1 PES are anharmonic, and the planar geometry corresponds to a barrier that separates two minima at nonplanar geometries along the puckering/flapping deformations. Eigenvalues and eigenvectors of the mixed puckering/flapping modes are calculated by the Meyer flexible model. Improved vibronic levels, in better agreement with the observed spectra, are obtained by suitably optimized CASPT2 surfaces. To assign the lower-energy (0-500 cm(-1)) portion of emission and absorption spectra, we evaluate the band intensities by estimating the Franck-Condon factors between the puckering/flapping eigenvectors of the S0 and S1 states. From these calculations, we obtain a satisfactory assignment of the ground state IR spectra and of the fluorescence excitation spectrum. Both assignments are supported by the analysis of the vibrational structures of several single vibronic level (SVL) fluorescence spectra. The successful interpretation of these spectra shows that the S0 and S1 PES that we derive for BDO are substantially correct. The barrier heights in the two states are similar: 125.7 and 190.4 cm(-1) in S0 and in S1, respectively. In S0, the barrier is associated essentially with the puckering motion. In S1, it involves to a considerable extent also the flapping coordinate, whose vibrational frequency is much lower in S1 than in S0. This fact introduces a substantial Duschinsky effect in the S0-S1 transitions of BDO.     

液相色谱-串联质谱法检测畜禽产品中维吉尼亚霉素M1和S1残留

建立了畜禽产品中维吉尼亚霉素M1和S1药物残留检测的液相色谱-串联质谱分析方法。样品以甲醇-乙腈溶液(1:1, v/v)提取,上清液经0.01 mol/L磷酸二氢铵溶液稀释后,Oasis HLB固相萃取小柱净化,Luna C18色谱柱分离,以乙腈和含0.1%(体积分数)甲酸的5 mmol/L乙酸铵水溶液作为流动相进行梯度洗脱,电喷雾正离子模式电离(ESI+),多反应监测(MRM)模式检测,外标法定量。该方法对两物质线性范围均为0.15～10.0 μg/L,相关系数r2均大于0.999;定量下限均为0.25 μg/kg。在不同基质中,0.25、0.50、2.5 μg/kg3个添加水平的平均回收率范围为71.2%～98.4%,精密度范围为3.6%～15.4%。该方法具有快速简便、灵敏度高、准确性强等特点,适用于畜禽产品中维吉尼亚霉素的检测。     

(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺修饰Ir/HAP催化苯乙酮及其衍生物的不对称加氢反应

采用浸渍法在温和条件下制备了羟基磷灰石负载的铱催化剂(Ir/HAP), 并以X射线衍射(XRD), 透射电子显微镜(TEM), X射线光电子能谱(XPS), 比表面积测定(BET)以及附带能量散射X射线谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS)等手段对载体和催化剂进行了表征. 以(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺((1S,2S)-DPEN)为手性修饰剂时, 该催化剂对苯乙酮及其衍生物不对称加氢反应表现出较高活性和对映选择性(ee). 在氢气压力为3.0 MPa、303 K条件下反应3 h, 苯乙酮及其衍生物的加氢转化率在94.7%以上, 其中生成2'-(三氟甲基)苯乙醇的对映选择性高达81.5%. 在不使用其它配体作稳定剂的情况下, 该结果比目前文献报道值高. 通过对比研究发现, 羟基磷灰石作为载体优于二氧化硅等其它无机载体. 催化剂通过简单离心分离可循环使用多次, 无明显的金属铱流失.