2-硝基苯胺合成苯并氧化呋咱反应的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d,p)计算水平下研究了次氯酸钠氧化邻硝基苯胺生成苯并氧化呋咱的环氧化反应．考虑溶剂化效应对反应的影响,使用极化连续反应场模型进行几何优化．计算了该反应的两种可能反应通道,它们都是分步反应,反应通道A经历氧化、移氢、脱水和环化四步反应,在反应通道B中,氢氧化钠的OH^-首先进攻邻硝基苯胺的胺基H原子,生成邻硝基苯亚胺负离子．计算结果表明,在反应通道A是可行的反应通道,1个水分子辅助进行分子内脱水反应是速控步骤．     

苯并呋咱-1-氧化物与二级胺光化学反应的电子自旋共振研究

本文报道了二苯胺、甲基苯基胺、甲潜苄胺、二苄胺、二异丙胺和二乙胺分别与苯并呋咱-1-氧化物在紫外光照下发生光化学反应的电子自旋共振(ESR)研究结果。结果表明:紫外光的作用首先使苯并呋咱-1-氧化物处于激发态,它与二胺作用生成激基态络合物,经氧转移和二胺的氮氢键断裂而最终生成相应的氮氧自由基。     

苯并氧化呋咱稳定性和异构化的DFT和ab initio研究

运用B3LYP/6-31G(d)密度泛函理论（DFT）方法对苯并氧化呋咱、邻二亚硝基苯及其间的异构化反应进行了计算研究。结果表明,苯并氧化呋咱的分子总能量比邻二亚硝基苯的低;由苯并氧化呋咱异构为邻二亚硝基苯的正向反应活化能（Ea+=51.0kJ/mol）,与文献实测值（58.6kJ/mol）较接近,而其逆向反应活化能（Ea-=4.6kJ/mol）很小,从而揭示了苯并氧化呋咱比邻二亚硝基苯更稳定·此外,进行了HF/3-21G、HF/6-31G(d)和MP2/6-31G(d)//6-31G(d)水平下相应的计算,发现B3LYP-DFT的结果较abinitio为优。谐振动频率的B3LYP/6-31G(d)计算还支持了邻二亚硝基苯为苯并氧化呋咱“自-自”互变重排反应的中间体。     

三硝基甲烷键离解能和生成焓的理论计算

采用密度泛函(DFT)四种交换/相关函数(B3LYP、B3P86、B3PW91和PBE0)结合不同的基函数,求得了三硝基甲烷C-NO2键的离解能(BDE),并且通过合理选择参考物硝基甲烷,设计等键等电子对反应,计算了气相三硝基甲烷分子的生成焓(HOF).与实验数据进行比较,PBE0/6-31g*计算出的BDE值最好,误差为-2.1 kcal mol-1;PBE0密度泛函结合带极化函数的6-31g基组得到的HOF值与实验值吻合的最好(误差在0.1 kcal mol-1以内).     

利用分子轨道法计算黑索金的生成热和分子结构

 利用分子轨道方法MNDO、AM1、PM3等计算了高能炸药RDX（C₃H₆N₆O₆）及其中间产物C₃H₆N₅O₄ 、C₃H₆N₄O₂ 、(H₂C)(N—CH₂)(N—CH₂)NN、CH₂＝N—NO₂的分子结构与热力学性质。用PM3方法给出了可与实验直接比较的生成热。     

高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

用分子参数预测烷烃衍生物的标准生成焓

利用分子参数,即主原子数(N)、主链碳原子数(N')、相对电负性(Xr)、取代参量(P)和官能团位置参量(q)建立了定量预测醇、硫醇、醚、硫醚、醛、酮、酸和酯等烷烃衍生物的标准生成焓数学模型,相关系数均大于0.999,其计算值与相应的文献值都非常吻合,平均相对误差小于1%.分子参数法的物理意义明确、操作简单、使用方便,是进行定量构效相关(OSPR)研究的一种简便可行的方法.     

一维三原子分子的振动

考虑三原子分子的振动问题,利用线性代数的化标准型理论,获得该振动系统简正频率的数学表达式,并讨论了几种特殊的情况.     

3-叠氮-4-氨基呋咱的合成与晶体结构

以呋咱环为基本结构单元可以构建多系列性能优异的新型呋咱含能衍生物，它们一般具有能量密度高，标准生成焓大，氮含量高以及分子热力学稳定性较好等优点。3-叠氮-4-氨基呋咱（AAF）作为合成三唑联呋咱、多叠氮基呋咱、呋咱醚、腈基呋咱等多类含能化合物的重要中间体，而且本身也是一个高能量密度化合物，因此探讨其合成方法具有一定的意义。3-叠氮-4-氨基呋咱的合成路线如图1所示，合成分为3步：第一步是乙二醛与盐酸羟胺在氢氧化钠溶液中发生加成缩合反应得N-氨基乙二肟（DAG）。该反应具有强放热性，实验操作应小心。     

硝化纤维素生成焓、键离解能及爆轰性能的理论研究

运用密度泛函理论方法结合等键反应,研究了硝化纤维素(NC)单体的生成热及其不同位置上氧硝基键(ONO2)的键离解能,基于半经验的Kamlet-Jacobs方程估算了其爆速与爆压。结果表明:B3LYP和B3P86两种方法得到的计算结果较为接近,生成热均为负值,其大小与氧硝基的数目有关,与氧硝基的取代位置无关。理论计算得到的氧硝基键的键离解能与含氮量无关,而是与实际断裂的氧硝基键的数目相关。爆速和爆压的计算表明,NC单体中所含氧硝基的数量增多,会降低其爆速和爆压。     

c-C3H2、HCCH和H2CCC的电离能和生成热的从头算精确预示

c-C_3H_2,HCCH和H_2CCC的电离能用CCSD(T)／CBS方法进行了计算。在计算中还包含了零点振动能校正和芯电子和价电子相关校正,标量相对论效应和高于CCSD(T)理论水平的校正。CCSD(T)／CBS方法计算的c-C_3H_2和HCCH电离能的数值分别为(9.15±0.03)和(8.96±0.04)eV,且与实验值(9.15±0.03)和(8.96±0.04)eV很好一致。CCSD(T)计算的H_2CCC→H_2CCC~ (~2A_1,C_(2v))和H_2CCC→H_2CCC (~2A′,C_s)电离跃迁的电离能分别为10.477和10.388 eV。在考虑Frank-Condon因子基础上,以前单光子电离实验所测定的(10.43±0.02)eV电离能最可能对应于H_2CCC→H_2CCC (~2A_1,C_(2v))跃迁的电离阈值。虽然对c-C_3H_2,HCCH和H_2CCC实验电离能测量的精确性难以达到理论计算精度的±30 meV范围内,所得到的理论电离能值与实验值非常一致,表明CCSD(T)／CBS计算结合高级相关校正对简单的碳氢卡宾和双自由基能得到可靠的电离能预示值。还给出了c-C_3H_2／c-C_3H_2~ ,HCCH／HCCH 和H_2CCC／H_2CCC 在0和298 K的生成热△H_(f0)~o和△H_(f298)~o。发现考虑实验精度不确定性后,它们的实验值与CCSD(T)／CBS预示值非常一致。     

由13C NMR化学位移测定值确定烷烃生成焓

本文通过分析烷烃核磁共振碳谱（¹³C NMR）化学位移与生成焓之间的关系,提出由¹³C NMR化学位移的测定值来确定烷烃生成焓的新方法．用53个烷烃分子的¹³C NMR化学位移总和（SCS）、三键数（P3）以及碳原子数目（n）与生成焓实验值进行相关,所得回归方程的相关性良好（相关系数R=0.998 2,标准偏差S=3.5 kJ/mol）．进而,通过随机抽样和留一法证实该方程具有良好的稳定性和预测能力．将烷烃¹³C NMR化学位移与其生成焓定量联系起来,不仅有利于深入理解分子结构与性能关系,还为预测那些难于测定且费时的物理化学性质提供了新思路．     

分子转动惯量与正烷烃熔沸点的预测

在分子转动模型基础上,以半经验分子轨道（ＡＭ１）方法计算分子的转动惯量及其它结构参数,获得１５个正烷烃的沸点和熔点的多元线性回归方程。其中正烷烃的沸点与短轴转动惯量（ｃ）和碳原子数（ｎ）相关（ｂｐ＝－１４７．－０．０１１８９ｃ＋３６．１７ｎ,Ｒ＝０．９９８５,ＳＤ＝６．９７）,而熔点与分子的长轴转动惯量（ａ）、短轴转动惯量（ｂ,ｃ）及重定向能（Ｅ）相关（ｍｐ＝－２６０．３＋１５．７０ａ＋１９．７４     

分子点群的确定与典型分子点群显示系统设计

基于分子点群判别的系统方法和步骤，以MATLAB语言设计了分子点群判别的计算机程序和典型分子点群中旋转、反映、反演、移动操作的计算机模拟操作，为进一步开拓计算机在量子化学中的应用和建立量子化学计算工具箱做了有益的探索。     

GPC-LS联用法研究魔芋葡甘聚糖分子链形态

采用凝胶渗透色谱-激光光散射联用(GPC-LS)研究了经酶解后的魔芋葡甘聚糖(KGM)重均分子量(Mw)、均方根旋转半径(Rg)、构象指数(β)与温度的相关性,并结合KGM的特性粘度拟合酶解KGM的Mark-Houwink方程。结果显示:Rg与Mw表现出近似的正相关性,且Mw、Rg及β随温度升高而逐渐增大,酶解KGM的Mark-Houwink方程为[η]=5.9×10-1Mw0.562。     

密度泛函研究细梗胡枝子提取物中新型抗氧化剂的分子结构和活性氧清除机理

采用密度泛函方法研究了从细梗胡枝子中提取的三种新型抗氧化剂的分子结构和活性氧清除机理．研究发现优化后的最优分子构型中都含有分子内氢键,与用二级微扰方法得到的结果一致．根据预测的气相和水相抗氧化剂的键解离能、电离势,以及三种重要活性氧的电子亲和势和氢原子亲和势,详细讨论了三种抗氧化剂的活性氧清除机理并发现其抗氧化活性和实验结果一致.     

Deep Prediction Model Based on Dual Decomposition with Entropy and Frequency Statistics for Nonstationary Time Series

The prediction of time series is of great significance for rational planning and risk prevention. However, time series data in various natural and artificial systems are nonstationary and complex, which makes them difficult to predict. An improved deep prediction method is proposed herein based on the dual variational mode decomposition of a nonstationary time series. First, criteria were determined based on information entropy and frequency statistics to determine the quantity of components in the variational mode decomposition, including the number of subsequences and the conditions for dual decomposition. Second, a deep prediction model was built for the subsequences obtained after the dual decomposition. Third, a general framework was proposed to integrate the data decomposition and deep prediction models. The method was verified on practical time series data with some contrast methods. The results show that it performed better than single deep network and traditional decomposition methods. The proposed method can effectively extract the characteristics of a nonstationary time series and obtain reliable prediction results.     

多光谱法和分子模拟技术研究氟罗沙星与人血清白蛋白的相互作用

氟罗沙星(FLRX) 是一种含氟喹诺酮类抗菌素,有关它对人血清白蛋白(HSA)的影响及作用机理,特别是对HSA二级结构的影响及内滤光(影响荧光数据的准确性)校正的研究报道较少。采用多光谱法和分子模拟技术探究了FLRX 与HSA的相互作用。荧光光谱结果表明,FLRX对HSA的猝灭是由于形成结合常数在105 L·mol-1水平上的1∶1 FLRX-HSA基态复合物引起的静态猝灭作用。由Van’t Hoff方程确定的FLRX与HSA结合过程中的ΔH=-107.99 kJ·mol-1和ΔS=-240.99 J·mol-1·K-1,表明FLRX与HSA之间的主要作用力是氢键和范德华力。同步荧光光谱、红外光谱和三维荧光光谱结果表明,静态猝灭过程所产生的中间复合物使HSA的构象发生改变。通过对HSA与FLRX作用前后红外光谱酰胺Ⅰ带进行傅里叶去卷积和分峰拟合,获得代表HSA二级结构的不同子峰,对各子峰进行二级结构归属,根据各子峰的积分面积计算出各二级结构的相对百分含量。结果表明：FLRX与HSA结合后,α-螺旋从51.5%减小到33.2%,β-折叠从30.3%减小到20.7%,β-转角从15.6%增加到33.6%。取代实验显示FLRX与HSA的结合位点在HSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。分子对接实验结果表明,FLRX可以通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力很好的结合在亚域ⅡA的疏水腔中。实验获得的可信数据将有助于阐明FLRX与HSA的作用机制,也有助于理解FLRX在储运过程中对蛋白质功能的影响。     

Optical line shapes for polymethine dyes and their aggregates: Novel theory of quantum transitions and its correlation with experiment

This work reports how a proper theoretical definition of electron-nuclear(-phonon) coupling in the dynamics of the transient state in quantum transitions enables an explanation for the basic experimental data on the optical line shapes for polymethine dyes and their dimers as well as H-, H*-, and J-aggregates, which defied understanding for many decades.