Gaussian软件在有机化合物波谱解析教学中的应用(Ⅰ)——邻二甲苯红外光谱教学实例

以二甲苯的红外光谱教学为例,介绍了Gaussian软件在有机化合物波谱解析教学中的具体应用。通过Gaussian View对分子结构和分子振动的可视化,帮助学生对分子的空间结构、振动模式的指认与吸收峰的归属等有更感性的认识,有利于学生理解红外光谱的本质,有效提高学生的学习兴趣和积极性。同时,让学生了解量子化学软件在红外光谱解析中的应用,了解化学研究的前沿手段,有利于开阔学生视野,培养学生解决实际问题的能力。     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD的谱理论研究

采用密度泛函理论方法和极化连续介质模型,对L-苏氨酸卟啉锌的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论进行了电子圆二色谱研究.计算获得ECD谱带形与实验谱基本吻合. 通过对有关跃迁性质的分析对实验谱进行了理论解析.     

乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐衍生物的理性设计

阿尔茨海默症是老年人群中常见的慢性神经退行性疾病,严重损害老年人健康与生活质量.目前临床常使用乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐等作为治疗药物.本文通过分子模拟方法研究了多奈哌齐和乙酰胆碱酯酶的作用模式;基于研究结果,对多奈哌齐衍生物进行理性设计,获得了化合物1.分子对接及药代动力学性质预测结果显示,化合物1具有和多奈哌齐相似的作用模式和成药性质.同时,分子静电势表面分布结果显示,甲基的引入可增强化合物1与关键氨基酸残基F295之间的氢键相互作用,可能具有较多奈哌齐更理想的活性.此外,化合物1能制备得到稳定的光学纯异构体;有利于减少临床上药物的使用量,降低副作用发生几率,具有进一步研究的价值.     

左旋尤利沙星电子结构及ECD谱的理论研究

采用DFT及TD-DFT方法在B3LYP/6-311+-G**水平对左旋尤利沙星的电子结构及ECD谱进行了理论研究.研究发现,环A、环B、环C及羰基之间共轭,成刚性平面结构.电子密度拓扑分析发现,H(23)与O(19)之间存在分子内氢键;水溶液中,分子内氢键作用加强,键长缩短为0.1624 nm,键鞍点电荷密度增加为0.0581 a.u..理论研究获得的ECD谱与实验谱基本吻合.水溶液中,左旋尤利沙星在244nm处存在负性康登效应,在253、278、333 nm处存在正性康登效应.轨道成份分析显示,电子跃迁所涉及的轨道均为π轨道;因此,所有的康登效应均由π→π*荷移跃迁引起.这些结论对于深入理解尤利沙星的电子结构和手性光学性质具有一定的意义.     

邻苯二甲酸酯类塑化剂电子结构特征的理论研究

采用量子化学密度泛函理论和极化连续介质模型在B3LYP/6-311++G**水平上对DEHP、MEHP、DBP、MBP和雌二醇在水溶液中的电子结构特征进行了理论研究，获得了上述化合物的几何构型、表观静电势、前线轨道等信息；采用电子密度拓扑分析方法分析获得了分子中的键鞍点电荷密度. 在此基础上，对分子电子结构与生物活性的关系进行了初步探讨. 结果表明，MBP、MEHP分子表观正、负电势程度比DBP、DEHP大，有利于与受体形成稳定的复合物；MBP、MEHP的ΔEgap分别比DBP、DEHP更小，反应活性更高；MBP、MEHP的分子偶极矩比DBP、DEHP相应提高了22%、34%，有利于与受体分子之间的氢键相互作用、偶极-偶极相互作用. 以上研究结果验证了MBP、MEHP毒性分别高于DBP、DEHP的实验结论. 研究还发现，邻苯二甲酸酯类塑化剂与雌二醇在电子结构特征上存在较大差异，该类化合物可能具有与雌二醇不同的受体或结合位点.     

聚环氧氯丙烷单体与烷烃类溶剂分子相互作用的理论研究

利用溶度参数法和Materials Studios软件的Blends模块计算聚环氧氯丙烷单体与烷烃类溶剂分子的相互作用参数x,将计算结果与手册中的实验数据进行对比.根据对比结果建立了相互作用参数计算值与实验数据间的数理模型.比较分析所有数理模型的结果表明:Blend模块的计算结果与实验数据间拟合得到的数理模型为较优模型,运用该数理模型对计算结果进行修正后可提高计算得到的相互作用参数的准确性.     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD的谱理论研究

采用密度泛函理论方法和极化连续介质模型,对L-苏氨酸卟啉锌的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论进行了电子圆二色谱研究.计算获得ECD谱带形与实验谱基本吻合. 通过对有关跃迁性质的分析对实验谱进行了理论解析.     

二苯酮类紫外线吸收剂衍生物的分子设计

UV-0为母体结构，设计了系列新型含氟衍生物，以增强二苯酮类紫外线吸收剂在涂层表面的含量，提高其抗紫外线性能. 为探讨含氟侧链的引入对几何构型和电子光谱等性质的影响，筛选新型紫外线吸收剂，采用量子化学密度泛函理论在B3LYP/6-31++G**水平上对标题化合物分子几何构型进行了优化和电子光谱研究. 计算结果表明：含氟侧链通过酯键连接时，随着侧链的增长，O17与环B之间的共轭作用减弱，分子共轭体系减小，对紫外线的吸收能力变弱；含氟侧链通过醚键连接时，其在230~290 nm、310~400 nm区间有更强的紫外线吸收能力，同时含氟侧链的长度对紫外吸收曲线的影响较小. 综合考虑衍生物的紫外线吸收能力和的表面富集能力，预测化合物Ⅴ最优.