以-•N-N-作自旋中心杂环作端基的高自旋有机分子的理论研究

本文设计了三种新颖的具有不同排列方式的高自旋有机分子，它们是-•N-N-作自旋中心、苯作铁磁耦合单元、杂环（如苯、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪）作端基得到的。通过AM1-CI方法计算可知不同的端基对体系的高自旋基态的稳定性影响不同，同时发现由苯(FC)、杂环(EG)和-•N-N- (SC)组成的双自由基体系由于自旋密度在双中心的部分离域，导致-•N-N-自由基的特殊稳定性.而且由于SC三种不同的排列方式，导致其三重态的稳定性随主要SC(-N-)原子间距离的增大而降低。从三种体系的三重态稳定性顺序可知以杂环作端基的三重态的稳定性高于以苯作端基的三重态的稳定性，而且在杂环中，以三嗪作端基的三重态的稳定性最高，嘧啶和吡嗪次之，吡啶和哒嗪最低。     

2，2’—联吡啶为耦合单元的双自由基体系的理论研究

以2,2′-联吡啶为耦合单元,用·CH2,HNO·NH和·O四种自由基为自旋中心,设计出五种体系的分子.采用AM1-CI方法对其双自由基体系进行计算,结果表明,双自由基连接的位置不同对体系耦合作用的影响符合双自由基之间磁性耦合的拓扑规则,即共轭体系中,两个自由基之间以偶数碳(或氮)原子耦合,体系具有低自旋基态,表现为反铁磁耦合;两个自由基之间以奇数碳(或氮)原子耦合,体系具有高自旋基态,表现为铁磁耦合.     

气体在纳孔分子材料中吸附的理论模拟研究进展

纳孔分子材料是由孤立分子通过非共价相互作用堆积形成的具有纳微孔道结构的材料.和传统共价网络孔材料相比,纳孔分子材料具有独特的溶解性,并兼具气体存储与分离,限域反应和催化等方面的潜在应用,已成为当前研究的新热点.通过着眼于新型纳孔分子材料的设计,对相关理论研究进行了综合评述,主要包括以下3个方面:(1)无论是气体吸附还是催化反应,纳孔分子材料的晶体结构预测都是先决条件,只有在纳孔分子材料的晶体结构得到准确预测的前提下,才能够定向、准确、系统地对其进行设计;(2)气体在纳孔分子材料中吸附的分子动力学研究有助于深刻理解气体吸附的微观传输扩散机制;(3)气体在纳孔分子材料中吸附的巨正则蒙特卡洛模拟有利于对设计材料的吸附性能进行直接预测,得到可以直接与实验吸附量、吸附热等信息进行比较的结果.最后,简述了理论设计新型纳孔分子材料存在的问题以及未来发展前景.     

杂环做铁磁耦合单元的三自由基体系的理论研究

设计了以吡啶、嘧啶、三嗪为耦合单元、以6种自由基为自旋中心的三自由基体系,通过密度泛函方法进行了计算,比较了同一自由基不同体系高自旋态稳定性,比较了同一体系不同自由基高自旋态稳定性.结果表明:3个自由基体系的高自旋态的能量是可信的,而对低自旋态的能量计算自旋污染很严重;自由基.NH2 的稳定性最高,自由基HNO.的稳定性最低,氮卡宾稳定性高于卡宾;用嘧啶做铁磁耦合单元的体系比用吡啶和三嗪做耦合单元的体系稳定性高.     

以杂环做端基的高自旋双自由基分子的理论研究

研究了以杂环做端基的高自旋分子对自旋稳定性的影响,用UB3LYP/ 6-31G*方法计算得到分子构型与自旋交换的性质.结果表明:以-·N-O做自旋中心,苯做耦合单元,吡啶、嘧啶、三嗪为端基的分子,-·N-O自由基的体系非常稳定性,同时分子中三重态以三嗪为端基的稳定性最稳定,以嘧啶为端基的稳定性最低;以-·N-S, -·N-O, -·N-NH做自旋中心,苯为耦合单元,吡啶为端基的分子,分子中三重态稳定以-·N-S 为自旋中心的最稳定,以-·C-O为自旋中心的稳定性最低.     

手性化合物[Co(L/D-thr)3]·4.5H2O的合成、结构以及圆二色性

合成了2个基于手性配体L-和D-苏氨酸（L/D-thr）的Co（III）配合物的对应异构体[Co（L-thr）₃]·4.5H₂O（L-1）和[Co（L-thr）₃]·4.5H₂O（D-1）,并对2个化合物进行了单晶X射线衍射、红外、热重、紫外可见光谱以及CD谱性质研究。晶体结构分析表明,2个化合物分别结晶在四方晶系P4₃2₁2和P4₁2₁2手性空间群。固体CD谱测试进一步证实2个化合物具有手性。     

叠氮桥对双核镍配合物磁性影响的密度泛函理论研究

结合对称性破损(BS)方法, 采用不同的密度泛函理论(DFT)对反铁磁性μ-1,3-N₃-Ni(II)叠氮配合物[LNi₂(N₃)](ClO₄)₂ (L=pyrazolate)的磁特性进行了研究. 结果显示, 杂化密度泛函理论(HDFT)的计算结果与实验数据非常吻合, 能够准确描述配合物的磁特性. 磁轨道研究结果表明, 配合物表现出较大的单占据轨道能量劈裂(0.93-0.99 eV), 显示配合物的单占据轨道去简并化程度较大, 且配合物中的2 个磁通道(叠氮基、配体pyrazolate)中都分别存在有氮原子之间的p轨道重叠, 这些都使得体系表现为反铁磁耦合作用. 另外, 配合物的磁性与叠氮桥和两金属离子间形成的二面角(τ, Ni-N-N-N-Ni)密切相关, τ从-55.38°逐渐变化到-1.5°的过程中, 其反铁磁性逐渐增强, 交换耦合常数(J_ab)的绝对值逐渐增大, 并在-11.95°处达到最大值(J_ab=-151.02 cm^-1).在此过程中, 配合物中叠氮桥及其所连接的2个Ni 离子与pyrazolate 基配体L^-中的2个桥原子N(4)、N(5)形成的七元环共平面性不断增强, 即共平面性会诱导增强体系的反铁磁相互作用.     

X@C36Cl6(X=Be,Be2+,Mg,Mg2+,Ca,Ca2+)的结构和性质的理论研究

在MP2/6-31G*和B3LYP/6-31G*水平上研究了X@C36Cl6(X=Be,Be2 ,Mg,Mg2 ,Ca,Ca2 )包合体系.结果发现:只有Be@C36Cl6和Mg@C36Cl6保持D3h对称性,其余体系均为C2v对称性.所有的内嵌富勒烯体系的C—C键的平均键长均较原来空笼的平均键长长,说明C36Cl6包合金属会使碳笼增大.Ca@C36Cl6,Be2 @C36Cl6,Mg2 @C36Cl6和Ca2 @C36Cl6的包合能为负,明显是放热反应.从热力学的角度分析是稳定的,而且包合Be2 明显比包合Mg2 ,Ca2 和Ca稳定,但是Be2 @C36Cl6由于能隙较小而不可能稳定存在,所以不能简单地由包合能数值来分析其稳定性.Be@C36Cl6与C36Cl6相比,既容易被氧化也容易被还原;Mg@C36Cl6和Ca@C36Cl6既不容易被氧化也不容易被还原;电荷复合体系则难被氧化而易被还原.     

Effect of configuration and conformation on the spin multiplicity in xylylene type biradicals

The singlet-triplet splitting energy gap ΔEs-T= Es - ET is calculated for the ortho-, meta-, and para-xylylenes and their heteroatomic analogous by means of AM1-CI approach. It is shownthat when the radical centers R(R=H2C- ,H2N - or HN'- ) are twisted sufficiently far out ofconjugation with the benzene ring, ΔEs-T tends to zero or is negative, i.e. ortho-, meta-, and para-phenylenes turn into weak ferromagnetic or antiferromagnetic coupling unit, while they are strong ferromagnetic (meta-isomers) or antiferromagnetic (ortho-, para-isomers) coupling units under planar conformation. It is suggested that serious twisted conformation is not recommended candidate for the design of novel high-spin molecules with stable high-spin ground states by ortho-or para-phenylene coupling unit.     

α—羰基烯酮式环二硫代缩醛类化合物的制备

从具有α-亚甲基的酮出发,利用溶液稀释的方法,提高了用Dieter法合成α-羰基烯酮式环二硫代缩醛类化合物的产率,并用改进方法合成了4个该类化合物。