锡苯和铅苯二聚反应的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,研究了锡苯和铅苯的[2+2],[4+2]及[4+4]二聚反应的微观机理和势能剖面,考察了Sn(Pb)原子上的2,4,6-三甲基苯基(Mes)取代基对反应势能剖面的影响.研究结果表明,所有反应均为协同过程,且大多数情况下,2个C—Sn(Pb)键同步形成.[2+2]和[4+2]反应在热力学和动力学上均比相应的[4+4]反应容易进行,而[4+2]反应在动力学上比相应的[2+2]反应有利.Sn(Pb)原子上的Mes取代基在热力学和动力学上均不利于反应的进行.铅苯的动力学稳定性与锡苯相当,但其热力学稳定性高于锡苯.     

亚烷基锗烯与环氧乙烷及环硫乙烷抽提氧和硫反应的量子化学研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP和从头算MP2方法在6-311G(d, p)水平上对亚烷基锗烯与环氧乙烷的氧转移及环硫乙烷的硫转移的反应机理进行了系统的研究, 计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量; 并用CCSD(T)/6-311G(d)方法进行了单点能校正. 结果表明, 亚烷基锗烯与环氧乙烷和环硫乙烷抽提氧和硫的反应存在顺反两种反应方式, 分别生成锗杂烯酮(P1)、硫代锗杂烯酮(P4)以及锗杂环氧乙酮(P2)、锗杂环硫乙酮(P5), 环状产物P2和P5能继续与环氧乙烷或环硫乙烷反应, 进一步生成更稳定的产物甲醛(P3-1)、一氧化锗(P3-2)及锗烯的二硫化物(P6), 且反式反应是主要的反应通道. 同时还研究了该反应中环氧乙烷C—O键和环硫乙烷C—S键的解离过程, 并与亚烷基卡宾和环氧乙烷及环硫乙烷的抽提反应进行了比较.     

卤代二硫烷互变异构体相对稳定性的理论研究

由于在有机合成化学、生命科学、大气化学和环境保护中的重要性,含有S=S键的过硫化物(硫烷)XSSX(X=H,CH3,F,Cl等)得到广泛研究。过硫化物XSSX可以有如图1所示的2种异构体,一种是与过氧化氢结构类似的非平面型的线型结构(属于C2点群),另一种是硫代亚砜型的分叉型构型(SSX2,属于C     

配合物1,3-二甲基-2-二茂铁基甲基苯并咪唑的量子化学DFT研究

苯并咪唑及其衍生物具有良好的生物活性和荧光性质[1,2],在DNA拓扑酶抑制剂、HIV逆转录酶的抑制剂、分子探针等领域已有广泛应用,一直以来都是广大学者研究的热点[3]。苯并咪唑类化合物是一类活性很强的内吸型杀菌剂,它的主要作用方式是植物病原的R-微管蛋白结合,破坏R-微管蛋白的功能,抑制真菌的有丝分裂和形态建构。然而,随着使用时间的增加,病菌的抗生越来越强,导致在部分地区失效,给农业生产带来巨大损失。所以迫切需要寻找高效、新型的杀菌剂。近些年来,二茂铁衍生物因其广泛的生物活性,如抗癌、杀菌、杀虫、抗炎及调节植物生长等…     

1,2-二硫方酸的气相酸性和芳香性

在ＲＨＦ／６－３１１Ｇ、ＲＨＦ／６－３１１＋Ｇ　和Ｂ３ＬＹＰ／６－３１１＋Ｇ　水平,优化得到１,２－二硫方酸（３,４．二羟基－３－环丁烯－１,２－二硫酮）三种平面构象异构体的平衡几何构型．进一步用ＭＰＺ（ｆｕｌｌ）／６－３１１＋Ｇ　、／／ＲＨＦ／６－３１１＋Ｇ　方法计算三种异构体的单点能量,发现ＺＺ型异构体是能量最低构象,且ＺＺ和ＺＥ型能量非常接近．用优化的最稳定构象ＺＺ型异构体,在ＲＨＦ／６－３１１Ｇ　／／ＲＨＦ／６－３１１Ｇ　、ＲＨＦ／６．３１１＋Ｇ　／／ＲＨＦ／６－３１１＋Ｇ　、ＭＰＺ（ｆｕｌｌ）／６．３１１＋Ｇ　／／ＲＨＦ／６－３１１＋Ｇ　和Ｂ３ＬＹＰ／６－３１１＋Ｇ　斤Ｂ３ＬＹＰ／６－３１１＋Ｇ　水平,计算其气相酸性（△Ｇ＿２９８）,并用同键反应方法在同样水平计算其芳香性稳定化能．用基团加和法（ｇｒｏｕｐｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｐｐｒｏａｃｈ）在ＲＨＦ／６．３１１＋Ｇ　／／ＲＨＦ／６－３１１＋Ｇ　和Ｂ３ＬＹＰ／６－３１１＋Ｇ　／／Ｂ３ＬＴｈ／６－３１１＋Ｇ　水平计算其磁化率增量（　）．计算结果指出,标题化合物的键长发生了平均化,芳香性稳定化能和磁化率增量均为负值,表明它具有芳香性,实现了标题化合物芳香     

三(邻氯苄基)氯化锡的合成、结构和量子化学研究

邻氯苄基氯与锡反应合成三(邻氯苄基)氯化锡，经x射线方法测定了新化合物 的晶体结构，化合物属三方晶系，空间群为R-3，晶体学参数：α=b=1．3583(4) mn，c=2．1147(8)am，v=3．3790(19)nm~3，Z=6，μ(Mo kα)=16．11cm~-1， r (000)：1572，R_1=O．0755；Sn-C键长分别为0．2148(13)和0．220(2)nm，Sn-C1 键为0．2528(15)和0．2477(13)Bill．中心锡原子与亚甲基碳和氯原子构成畸型四 面体．并对其结构进行量子化学从头计算，探讨化合物的稳定性、分子轨道能量、 原子净电荷布居规律以及一些前沿分子轨道的组成特征．     

CH_3自由基和O（~3P）反应机理的量子化学研究

用分子轨道从头计算MP2（full）方法和密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法 研究了CH_3自由基和三线态O原子反应的微观机理，优化得到了反应途径上的反应 物、过渡态、中间体和产物的几何构型，通过振动分析对过渡态和中间体构型进行 了确认，在G3不平上计算了能量，同时用经典过渡态理论对该反应的绝对速率常数 进行了理论计算。研究结果表明：CH_3自由基与O（~3P）反应有四条不同的放热反 应通道，主反应通道为IM1→TS1→CH_2O + H，同时反应可彻底裂解生成CO, H_2 及H。     

叠氮根电负性的量子化学研究

用ab initio, MINDO/3, MNDO和DV-Xa等量子化学方法计算研究了一些分子型和离子型(碱金属)叠氮化物及相应氯化物的平衡构型和电子结构。结构表明: 在分子型叠氮化物中叠氮根的电负性较氯小、与氮相当; 而在离子型金属叠氮化物中,叠氮根的电负性和氯相当或较氯稍大。将计算所得正则离域分子轨道进行定域化处理, 发现产生这种电负性差异的主要原因是上述两类叠氮化物中N2的成键状况不同, 本文对此进行了较为细致的分析。     

亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环硫乙烷反应的量子化学研究

用量子化学的密度泛函理论(DFT)在6-311G(d, p)水平上对亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环硫乙烷的硫转移反应机理进行了系统的研究. 用IRC对过渡态进行了确认. 并用组态混合模型讨论了反应势垒(ΔE^≠)与XYC＝C的单-三态能量差ΔE_ST之间的关系. 结果表明, 取代基的电负性是控制反应的主要因素, 取代基的电负性越大, 取代基越多, π电子给予体越多, 单-三态能量差ΔE_ST就越小, 该反应的活化能就越小, 反应越容易发生. 同时还讨论了该反应中环硫乙烷的C—S键的解离过程. 并与标题化合物和环氧乙烷的氧转移反应进行了比较.     

芴与苯并硒化二唑共聚物的电子结构和光谱性质的理论研究

用密度泛函B3LYP方法对低聚体(DEF-BSeD)n(n=1~4)[其中9,9二乙基芴(DEF)单元与苯并硒化二唑(BSeD)单元的摩尔比分别为1∶1和2∶1]进行全优化, 计算电离能(PI)、电子亲和势(EA)和能隙(ΔH-L), 在基态结构的基础上用TD-DFT和ZINDO方法计算激发能和电子吸收光谱, 并利用外推法得到高聚物的相应性质. 从外推结果看出, 随着聚合物中BSeD比例的增大, 聚合物的最低单激发能呈减小的趋势, 最大电子吸收光谱红移. 用CIS方法优化得到单体的S1激发态结构, 计算结果表明, 激发态的结构更趋近于平面构型.     

有机二硫化物润滑添加剂抗磨极压性能的密度泛函理论研究

用量子化学的密度泛函理论计算了12种有机二硫化物和铁原子簇的分子轨道指数及其与铁原子簇的化学吸附作用能, 探讨了这种作用能与抗磨性能的关系; 运用轨道能量近似原则讨论了有机二硫化物与铁原子的作用方式; 以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷作为判据分析了12种有机二硫化物与铁原子间键合的强弱、反应性的大小等表征有机二硫化物与金属作用强弱的参数。结果表明: 有机二硫化物与铁接触时, 在较缓和条件下, SS键优先断裂与金属发生化学吸附形成配位键, 起到抗磨作用; 在高负荷下, 与金属发生常规条件下不能发生的化学反应, 即CS键断裂生成无机膜, 起到极压作用; 且随着碳链的增长, 有机二硫化物的抗磨性能愈来愈好, 但极压性能愈来愈差; 运用量子化学计算得到的预测结果与摩擦学试验结果具有良好的一致性, 可为同类极压添加剂化合物的分子设计提供较为可靠的参考依据和理论方法。     

亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环氧乙烷反应的量子化学研究

用量子化学的密度泛函理论(DFT)在6-311G(d,p)水平上对亚烷基卡宾及取代亚烷基卡宾与环氧乙烷的氧转移反应机理进行了系统的研究. 用IRC对过渡态进行了确认. 并用组态混合模型讨论了反应势垒(ΔE^≠)与XYC＝C:的单-三态能量差ΔE_ST之间的关系, 结果表明, 取代基的电负性是控制反应的主要因素, 取代基的电负性越大, 取代基越多, π电子给予体越多, 单-三态能量差ΔE_ST就越小, 该反应的活化能就越小, 反应越容易发生. 同时还研究了该反应中环氧乙烷中C—O键的解离过程. 发现两个C—O键解离是一个不同步的协同过程.     

A Systematic Quantum Chemistry Study on Cyclodextrins

Summary.  AM1 and PM3 modeling of β-hydroxyethyl ether and α-(1→4)-glucobiose indicated that PM3 is advantageous to AM1 in cyclodextrin (CD) chemistry. The conclusion was supported by direct structure optimization of α- and β-CD with AM1 and PM3, in which AM1 gave badly distorted geometries due to unreasonable hydrogen bonding, whereas PM3 reproduced the crystalline structures rather well. Ab initio calculation was for the first time performed on CD, demonstrating the feasibility of this method for future studies concerning CD chemistry. The results also provided valuable insights into the driving forces in CD molecular recognition. Received January 7, 2000. Accepted (revised) March 22, 2000     

Quantum Chemistry Study on the Geometrical Structures of Small Centipedo－boranes

ＱｕａｎｔｕｍＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＳｍａｌｌＣｅｎｔｉｐｅｄｏ－ｂｏｒａｎｅｓ￥ＺｈｏｎｇＳｈｉ－Ｊｕｎ；ＷａｎｇＹｉｎ－Ｇｕｉ；ＺｈａｎｇＱｉａｎ－Ｅｒ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔ...     

A Quantum Chemistry Study of Inhibition Properties of Imidazole and Its Derivatives on Iron Surface Corrosion

The geometries of imidazole and its derivatives were respectively optimized by using ab initio method, and the molecular orbital energy levels and the charge densities were obtained for their optimum geometries. The frontier orbital energy levels, and the net charges of N (1) atom and the imidazole ring of those molecules were obtained with ab initio and SCC-DV-Xα methods. It was found that the inhibition properties of those compounds change with the highest occupied molecular orbital energy levels, and the net charges of N (1) atom. We took four iron atoms on the crystal plane (100) of α-iron as the surface which was used to study the adsorption towards the inhibitors. The adsorption models of the inhibitor to be adsorbed on the Fe-cluster surface were optimized with SCC-DV-Xα method. It turns out that the most favorable model is that the inhibitor molecule is adsorbed on the Fe-cluster surface in an inclined state. The calculation shows that the stabilization energies of the systems are well correlated with the inhibition efficiencies.     

Quantum chemical study on the abstraction reaction of alkylidenegermylene with oxirane and thiirane

The mechanisms of theion reaction of alkylidenegermylene with oxirane and thiirane have been characterized detail in using density functional theory, as well as ab initio method, including geometry optimization and vibrational analysis for the involved stationary points on the potential energy surface. Energies were calculated by CCSD(T)/6-311G(d)//B3LYP/6-311G(d,p) method for the involved conformations. The results show that the reaction pathways for both reactions consist of two ways: (1) the reactants can yield bent products (P1; P4) by syn-isomers; (2) the reactants can also yield three-membered products (P2; P5) by anti-isomers, which then further react with oxirane and thiirane to form the ultimate products (P3-1, P3-2; P6). Furthermore, a comparison with alkylidenecarbene, oxirane, and thiirane was done.     

A Comparative Study of Hydrogen Bonding Using Density Functional Theory

The hydrogen‐bond energies of water dimer and water‐formaldehyde complexes have been studied using density functional theory (DFT). Basis sets up to aug‐cc‐pVXZ (X=D, T, Q) were used. It was found that counterpoise corrected binding energies using the aug‐cc‐pVDZ basis set are very close to those predicted with the aug‐cc‐pVQZ set. Comparative studies using various DFT functionals on these two systems show that results from B3LYP, mPW1PW91 and PW91PW91 functionals are in better agreements with those predicted using high‐level ab initio methods. These functionals were applied to the study of hydrogen bonding between guanine (G) and cytosine (C), and between adenine (A) and thy mine (T) base pairs. With the aug‐cc‐pVDZ basis set, the predicted binding energies of base pairs are in good agreement with the most elaborate ab initio results.     

单重态二溴卡宾和甲醛环加成反应的量化研究

采用量子化学密度泛函理论,研究了单重态二溴卡宾和甲醛环加成反应的机理.在B3LYP/6-31G*基组水平上,优化得到了反应途径上反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型;计算并考察了四种可能反应途径势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量;通过振动分析对过渡态和中间体构型进行了确认.计算结果表明,二溴卡宾和甲醛反应有四条反应通道,其中c反应通道(即0°-0°型)控制步骤的活化能仅为13.7 kJ·mol－1,反应容易进行.     

2-酰基-1,3-环二酮类化合物互变异构的理论计算

采用MP2/6-31+G**//B3LYP/6-31+G**方法,系统地研究了2-酰基-1,3-环二酮类化合物的互变异构性质,探讨了环的饱和性、环的大小、环上杂原子以及溶剂效应对各互变异构体相对稳定性的影响。结果表明:(1)未烯醇化的异构体由于无法形成分子内氢键而具有较高的能量;(2)环上杂原子的推电子效应提高了邻位羰基氧上的负电荷,从而有利于相应环外烯醇式异构体的稳定;(3)对化合物3-酰基-1H-吡啶-2,4-二酮,3-酰基吡喃-2,4-二酮,2-酰基环戊-4-烯-1,3-二酮和3-酰基吡咯-2,4-二酮,由互变异构形成的环的芳香性在各异构体的相对稳定性中扮演着决定性的作用。