烷烃与羟基自由基反应速率常数的估算

Activation energy of hydroxyl radical OH reacting with alkanes was estimated from the quantitative relation between the bond dissociation energy (BDE) of Ri-H and the polarizability effect index (PEI) of alkyl radical Ri. Preexponential factor A in Arrhenius expression quantitatively was related to the topological steric effect index (TSEI) of alkyl radical Ri. The research results show that three parameters, PEI, TSEI and temperature T, can be used to quantify the activity of hydroxyl radical reacting with primary, secondary and tertiary carbon hydrogen bonds in alkane. The expression can accuratly evaluate the activity of C-H bonds. Moreover, the PEI and TSEI of alkyl radical Ri can be correlated quantitatively with the reaction absolute and relative rates of alkanes and cyclanes with hydroxyl radicals at various temperatures. The predicted rate constants are in good agreement with the experimental ones.     

液体碳氢燃料云雾爆轰特性的实验研究

采用升降法和烟迹技术在立式激波管中分别实测了液态燃料（环氧丙烷、硝酸异丙酯、己烷、C5~C6、庚烷、癸烷）与空气混合物直接起爆的临界起爆能和胞格尺寸。数据表明,气液两相云雾爆轰的临界起爆能与当量比呈U形曲线关系,这与气相爆轰得到的结论是一致的;临界起爆能的最小值并不是对应于等化学当量的混合物而是偏向于富燃料;根据三波点运动的烟迹记录,分析了云雾爆轰作用机制,认为液滴的碎解、汽化过程以及燃烧区前导是控制气液两相云雾爆轰的主要步骤。此外,还测定了无限空间下可燃气云的临界起爆能,并将激波管内得到的临界起爆能数据外推到无约束气云的临界起爆能,理论推算结果与实验值吻合较好。     

三价钴催化下N-S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架。很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效。迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类。传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐。例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物。而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法。在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料。尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物。 Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法。随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉。除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应。但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景。近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物。对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补。最近, Kanai, Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂。但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道。本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉。本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉。此反应对端炔和内炔底物均适用。为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤。结合文献结果,提出了可能的反应机理。     

过渡金属催化碳氢键三氟甲基化

近几年来, 过渡金属催化的碳氢键活化的三氟甲基化反应取得了重要的进展. 该领域的反应主要集中于端炔的sp碳氢键活化三氟甲基化反应、芳烃和杂环的sp²碳氢键活化的三氟甲基化反应以及烯丙基sp³碳氢键活化的三氟甲基化反应. 本文简要介绍了该类反应的特点, 概述了该领域的最新进展、面临的挑战及以后研究发展的重点和方向.     

高阻隔碳氢膜的制备及性能研究

利用射频等离子体化学气象沉积法（r.f.PECVD），在12μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)上制备了碳氢膜. 用原子力显微镜（AFM），x射线光电子能谱（XPS），激光拉曼光谱，傅里叶红外光谱等仪器，对碳氢膜的表面形貌和内部结构特性进行了较详细研究. 镀碳氢膜PET的阻隔性能在标准透水蒸气测试仪上进行检测. 实验结果证明：沉积工艺参数对碳氢膜的生长速率及结构性能有重要影响；在PET上沉积的是纳米碳氢膜，该膜主要由sp2和sp3杂化的碳氢化合物组成；当PET上碳氢膜厚度为900nm时，阻水蒸气性能可提高7倍. 关键词： 碳氢膜 射频等离子体化学气象沉积法 聚对苯二甲酸乙二醇酯 阻隔性能     

抗结核候选药物PA-824的合成工艺优化

对抗结核候选药物PA-824的合成方法进行了优化。以4-硝基咪唑为原料，依次经亲核开环氧反应、氧烷基化反应和脱酯基反应制得(S)-3-(4-硝基-1H-咪唑-1-)-2-[(4-三氟甲氧基)苄氧基]丙烷-1-醇（3）;3在铜催化下发生分子内碳氢键活化烷氧化反应合成PA-824，总收率达到56.5%，其结构经¹H NMR，¹³C NMR和MS(ESI)确证。     

多环芳烃水中溶解度的理论计算

建立了计算多环芳烃水中溶解度的数学表达式，用量子化学方法计算了7个多环芳烃的水中溶解度，计算结果与实验测定结果相符合．多环芳烃处于水体内体系状态能量愈高，其溶解度愈小，多环芳烃中的碳氢基团越多，溶解度越小．此时体系中的溶质呈单分子态，而不是聚集态．     

银催化的串联自由基环化合成3,3'-双取代氧化吲哚

发展了一种通过银催化氧化环丙醇开环对N-芳基丙烯酰胺的双键的双官能团化合成3,3'-双取代氧化吲哚的新方法,这个反应经历了环丙醇的自由基氧化开环和碳氢官能团化串联环化过程,条件温和,官能团兼容性好.     

硫醚与2-甲基-1,5-己二烯反应的机理研究

采用密度泛函理论对硫醚与2-甲基-1,5-己二烯的反应机理进行了详细的理论探究.计算结果表明,该反应历程主要包含活性物种的生成、2-甲基-1,5-己二烯的插入、另一分子的硫醚的碳氢键活化三部分.在2-甲基-1,5-己二烯插入步骤中,发现其采用6-5-re-插入时需要克服的活化能垒最低,反应时更为占优,在进行烯烃分子内碳碳双键插入完成闭环反应时相对比较容易.通过能量对比探明硫醚的C-H键活化需要克服的能垒最高,为该反应的速控步.