例谈数学构造与化学解题

马克思曾经说过:"一种科学只有成功地运用了数学时,才算达到真正完美的地步."现代科学的数学化,不仅普遍体现在自然科学中,也表现在数学向着社会科学渗透.运用数学手段解决化学问题不仅使我们的解题能够更加准确、简便,还使我们能够更加精确简明地表达化学理论,更重要的是通过这样的解题途径和方法,对培养学生的逻辑思维,创新思维和求异思维及解题能力和技巧都具有深远意义;学生对学科间知识的相互渗透也有了更深层次的理解,以便他们在今后的学习中能做到知识的相互迁移和灵活运用.本文仅通过几例对化学解题中的数学构造法作了一些尝试.     

一个不可靠的结论

在高二有机化学教学过程中讲授乙醇的性质时,常遇到有这样的思考题:怎样证明乙醇里含有水份? 普遍认为:只要在乙醇里加入白色的无水硫酸铜粉末,如果白色的硫酸铜粉末变成蓝色,则证明此乙醇中含有水份[1].其反应如下:     

氮杂环卡宾-钯配合物催化Buchwald-Hartwig偶联反应最新研究进展*

钯催化的Buchwald-Hartwig偶联反应是用于构建C-N键非常直接有效的方法。氮杂环卡宾-钯配合物具有性能稳定、催化活性高等优点,是Buchwald-Hartwig偶联反应的高效催化剂。对这一领域近3年的研究进展作简要介绍。     

“包埋”极性官能团固定相对碱性化合物分离的热力学研究

以苯、吡啶、尼古丁和普鲁卡因为探测因子,考察了酰胺型、胺型、醚型和酯型4种"包埋"极性官能团的新型键合固定相对碱性化合物在流动相pH值分别为3.0和7.0时的热力学焓变.实验结果表明,新型固定相由于烷基分子链中"嵌入"极性官能团,因此在流动相pH为3.0时温度对碱性溶质的保留影响相互差异较大.在流动相pH为7.0时,根据Van′t Hoff方程计算出4种待测物质从流动相转移到固定相上的ΔH0,从ΔH0的绝对值大小、相关系数以及实际的分离效果可以发现,在分离强碱性物质时,若实验条件一样,则分离效果是酰胺型和胺型＞酯型固定相＞醚型固定相,但它们均优于传统的固定相.     

呫吨染料与给体和受体之间光致分子间和分子内的电子转移反应

合成了一些电子给体,电子受体和含呫吨染料的二元化合物.在激发染料时,测定和计算了染料与给体和受体之间的光致分子间和分子内的电子转移的速率常数和效率.发现激发的呫吨染料可与多种,其中包括很弱的给体和受体之间进行有效的光致电子转移反应.分子间的反应速率常数受扩散控制,有浓度的影响.闪光光解的实验表明,在浓度较低时,主要是通过染料的三重激发态来进行的.如存在异种电荷,则产生静态猝灭.分子内的光致电子转移反应与溶液的浓度无关,可从染料的单重激发态直接有效地进行.     

烯基双锂与全卤代烃的反应

发现了二烯基双锂与全卤代烃可发生亲卤反应,卤素的活性次序为I>Br>Cl>>F。用ESR跟踪反应,发现锂桥自由基为反应中间体。产物结构的研究和中间体的捕捉实验表明反应中还并存有二卤卡宾中间体。提出了二烯基双锂与全卤代烃亲卤反应的SET反应机理。     

占吨酮敏化的α-蒎烯的光化学异构化反应

占吨酮敏化可以显著提高α-蒎烯异构化罗勒烯的转化率.这一实验观察在反应过程的动力学分析中得到了说明,此外,也讨论了敏化异构化反应的光化学.     

硝酸镧高效催化合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-(硫)酮

报道了以La(NO3)3催化芳香醛、β-酮酯和脲或硫脲-锅法合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-(硫)酮的简单、有效方法.与经典Biginelli反应条件相比,它具有产率高、反应时间短和操作简单等优点.所有目标化合物的结构经元素分析、IR、13C NMR和1H NMR确证.     

3-胺基取代苯并吡喃酮类化合物的设计合成及抗肿瘤活性

根据生物电子等排原理, 设计并合成了一系列新颖的3-胺基取代苯并吡喃酮类化合物. 通过1H NMR, 13C NMR, MS, IR及元素分析确定其结构. 抗肿瘤活性测试结果表明, 部分该系列化合物对人结肠癌细胞株HCT116和人肝癌细胞株7721具有较好的抑制活性, 其中化合物6c, 6f, 6i, 6m和6o对人肝癌细胞株7721的半数抑制浓度(IC50)值均小于对照品姜黄素(IC50＝10.53 μmol•L－1), 化合物6f对人结肠癌细胞株HCT116和人肝癌细胞株7721的IC50值分别为5.57和4.92 μmol•L－1, 均小于姜黄素的相应值.