第32届中国化学奥林匹克初赛有机试题详解

利用框图全面归纳了第32届全国化学奥林匹克竞赛（初赛）有机试题的考点分布,并对考题进行了详细解析,以帮助致力于参加高中化学竞赛的考生取得优异成绩。     

取代基对N—H…O＝C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度,探讨了氢键受体分子中不同取代基对N-H…O=C氢键强度的影响.研究表明,不同取代基对氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度的影响是不同的:取代基为供电子基团,氢键键长r(H…O)缩短,氢键强度增强;取代基为吸电子基团,氢键键长r(H…O)伸长,氢键强度减弱.自然键轨道(NBO)分析表明,N-H…O=C氢键强度越强,氢键中氢原子的正电荷越多,氧原子的负电荷越多,质子供体和受体分子间的电荷转移越多.供电子基团使N-H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N-H的反键轨道σ~*(N-H)的二阶相互作用稳定化能增加,吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小.取代基对与其相近的N-H…O=C氢键影响更大.     

高中化学竞赛有机部分的学习方法和技巧

全国高中化学竞赛中,有机化学一直是竞赛内容的重要部分,其难度较大。因此,结合近年来全国高中化学竞赛试题阐述了基础有机化学反应、有机化学理论知识和有机化学反应历程3个模块的学习方法;总结了归纳法、逆推法、综合分析法等解答有机试题的技巧,从而帮助学生短时间内提高竞赛成绩。     

快速预测分子间氢键强度的新方法

提出了一种快速预测分子间氢键强度的新方法。将其应用于29个分子间氢键体系中,计算单体间的氢键相互作用势能曲线,并与MP2方法得到的结果进行了比较。结果表明本文方法能够准确地预测出氢键键长和氢键能量,其精度可以与包含了BSSE校正的MP2结果相媲美,本文方法更简单,更快捷。本文方法可用于快速预测多肽、蛋白质体系中的氢键强度,应用前景广阔。     

基于化学键偶极的精氨酸分子力场参数的建立

探讨了一种新的诱导化学键偶极计算方法并确定了相关参数,并将其应用于计算质子化精氨酸侧链或质子化精氨酸片段与水分子形成的团簇的二体和三体相互作用能.通过与已有的AMOEBAbio18方法进行比较,发现新方法在预测团簇相对稳定性方面表现出了良好的性能,且在计算效率上具有明显优势.此外,该方法在其他随机团簇的相互作用能计算中也展现了令人满意的准确度.总的来说,本研究为分子模拟和计算化学领域提供了一种可靠的计算方法,有望在药物设计和生物化学研究中具有广泛的应用前景.     

精氨酸侧链和核酸碱基间离子氢键作用强度分析

采用MP2/6-31+G(d,p)方法优化得到了22个由精氨酸侧链与碱基尿嘧啶、 胸腺嘧啶、 胞嘧啶、 鸟嘌呤及腺嘌呤形成的氢键复合物的气相稳定结构, 使用包含BSSE校正的MP2/aug-cc-pVTZ方法计算得到了复合物的气相结合能, 通过MP2/6-31+G(d,p)方法和PCM模型优化得到了复合物的水相稳定结构, 采用MP2/aug-cc-pVTZ方法和PCM模型计算得到了复合物的水相结合能. 研究发现, 精氨酸侧链与碱基间的离子氢键作用强度与单体间电荷转移量、 氢键临界点电子密度及二阶作用稳定化能密切相关. 与中性氢键相比, 离子氢键作用具有更显著的共价作用成分. 研究还发现, 精氨酸侧链和碱基间形成的氢键复合物的稳定性次序可以通过氢键受体碱基分子上氧原子和氮原子的质子化反应焓变进行预测, 质子化反应焓变越负, 形成的氢键复合物越稳定.     

Na_2CO_3对乙酸乙酯皂化反应速率常数测定结果的影响

氢氧化钠易吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠.如果配置的氢氧化钠溶液中含有碳酸钠,就会影响其浓度的准确标定,进而影响乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定结果.通过探究反应物中碳酸钠对乙酸乙酯皂化反应速率常数的影响,初步探讨了该实验的改进方案.结果表明:随着碳酸钠浓度的不断增加,测得的反应速率常数不断增大;但当碳酸钠的浓度增大到一定浓度后,反应速率常数测定值变化趋于平缓;当碳酸钠的浓度超过0.010mol/L时,测得的反应速率常数数值急剧变小,这可能是由于实际氢氧化钠溶液浓度远低于标定值的原因造成的.建议:利用稀释饱和氢氧化钠溶液的方法配置实验所需的氢氧化钠溶液.该方法既省时,又可以尽量避免碳酸钠对实验结果的影响,适合在本科生物理化学实验教学中进行推广.     

槲皮素与腺嘌呤氢键作用的最佳位点

本文优化得到了16个由槲皮素与腺嘌呤形成的氢键复合物的稳定结构,并计算了它们的结合能.研究发现,在气相和水相中,槲皮素均通过qu1位点与腺嘌呤作用形成稳定的氢键复合物.比较了腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物、腺嘌呤与胸腺嘧啶形成的Watson-Crick碱基对的相对稳定性.在气相条件下Watson-Crick碱基对更稳定,在水相条件下腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物更稳定,说明水相条件下腺嘌呤与槲皮素之间的相互作用强于与胸腺嘧啶之间的相互作用.基于标准反应Gibbs自由能变的计算结果估算了水相条件下腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物和Watson-Crick碱基对的相对平衡浓度.     

取代基对N-H…O=C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度, 探讨了氢键受体分子中不同取代基对N—H…O=C氢键强度的影响. 研究表明, 不同取代基对氢键三聚体中N—H…O=C氢键强度的影响是不同的: 取代基为供电子基团, 氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 取代基为吸电子基团, 氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明, N—H…O=C氢键强度越强, 氢键中氢原子的正电荷越多, 氧原子的负电荷越多, 质子供体和受体分子间的电荷转移越多. 供电子基团使N—H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N—H的反键轨道滓*(N—H)的二阶相互作用稳定化能增加, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小. 取代基对与其相近的N—H…O=C氢键影响更大.