卤代对苝醌类光敏剂光敏活性影响的量子化学研究

以一种新型的醌类光敏剂—菌生素 (HMB)为模型化合物 ,利用量子化学从头算HF/ 6 31G和含时密度泛函TD B3LYP/ 6 31G方法计算研究了卤代作用对醌类光敏剂分子性质和光敏活性的影响 .结果发现 ,卤代作用降低了HMB母体的HOMO和LUMO能级 (EHOMO和ELUMO)及其差值△E ,随卤族元素从上到下 ,EHOMO和ELUMO呈增大趋势 ,而△E呈减小趋势 ,使得分子激发光谱有不同程度的红移 ,在增加PQP三重态量子产率的同时降低了分子最低三重激发态的能量 ,两种作用相互抵消 ,使得卤代物的 1O2 量子产率与母体相似 ;增加了分子的绝热电子亲合势 ,使分子产生O2 -的能力下降 ;卤原子的引入 ,降低了HMB母体分子内氢键的强度 ,同时使顺式构型的分子内质子传递势垒增大 ,而使反式构型势垒减小 .     

F+CH3OH碰撞反应机理和反应势能面

在MP2(full)/6-311++g(d,p)水平上详细研究了氟原子与甲醇抽氢反应的多通道反应机理,得到了各条通道中涉及的驻点的构型和振动频率及其能量,给出了两张完整的反应势能面.结果表明,氟原子从C原子上抽氢时有一条明显的最低能量通道,而从氧原子上抽氢时要涉及多条分支通道和多个驻点构型,给出了各分支通道的势能面示意图,结果表明以形成五元环状过渡态通道为优势通道.计算得到经途径1生成CH2OH时反应放热170.62kJ/mol,经分支途径6生成CH3O自由基时反应放热119.41 kJ/mol,此结果与实验值一致.     

HXCO（X=F,Cl）解离和异构通道中的取代基效应

本文在２００－１３００Ｋ温度范围内，计算了ＨＸＣＯ、ＸＣＯＨ和ＨＣＯＸ解离和异构化反应的Ｇｉｂｂｓ自由能改变、热效应、速度常数以及Ｗｉｇｎｅｒ校正系数，讨论了取代基对反应的热力学和动力学参量的影响。结果表明：（１）取代基对反应的热力学量和速度常数影响较大，但影响结果因反应机理不同而异；（２）当反应所断裂化学键不直接连接取代基，则取代基对隧道效应影响较小；（３）仅用电子能量判断分子的稳定性是不可靠的     

表征O－H解离能参数的AM1计算

对17种酚类化合物用半经验量子化学方法AM1计算了表征O－H解离能的参数△HOF值,即酚类化合物与其经抽氢反应产生的自由基生成热之差。经过与实验测定的17种酚类化合物的O－H解离能比较,评价了AM1方法在计算△HOF值方面的有效性。发现AM1计算的△HOF值与O－H解离能有很好的相关性(γ=0.9495),优于经验方法,比如加和规则对O－H解离能的预测。虽然AM1方法在计算间位取代对O－H解离能的贡献方面是无效的,但将用于计算解离能类的参数以预测抗氧化剂活性还是可行的。     

HF,Ne等电子体系对内对间电子相关能的比较研究

采用MELD程序ROHF－OPT1方法在MP2/6-311++G(d)水平上,计算了HF分子基态1^∑和Ne原子基态1^S的对内对间电子相关能,并对两等电子体系的对相关能进行了分析和比较,深入研究两等电子体系对内对间相关能所具有的共同规律和存在的差异性,通过比较说明分子内的化学键是影响电子相关能的重要因素之一。HF分子和Ne原子两体系三重激发和四重激发对体系电子相关能的贡献的计算结果表明高激发项对电子相关能的贡献在精确量子化学计算中是不可以忽略的。     

N_2O_4的量子化学计算与分子结构Ⅰ.

本文报告我们对N_2O_4分子所作的从头计算(ab initio法)和半经验计算(用的是CNDO/2法)。通过计算所获得的结果主要是:(1)半经验的CNDO/2法用于象N_2O_4这样较特殊的分子的计算上一般讲是不适宜的。(2)我们用STO·3G极小基组SCF ab initio计算所得的N_2O_4分子总能量为E(T)=-402.482 au.及内旋转势垒为6.28Kcal-/mol,与文献上同类方法所得结果一致;而比用较大的高斯函数展开(73/73)所得的结果E(T)=-406.378au.的负值要小以及比其所得出的内旋转势垒11.6Kcal/mol要小,但比由实验所作出的内旋转势垒估计值2.9Kcal/mol要大,这表明后者与理论计算值不符。(3)由此我们预计,若用包括氮的3 d的扩展基组abinitio计算将得到比本次计算更好的结果(且会有助于对N_2O_4中N-N长键之分析)。     

甲醇光解离的反应机理研究

用B3LYP/6-311 G(d,p)方法对甲醇单分子解离反应的机制进行了研究.对各个物种进行了结构优化和振动分析,并在同样的基组水平上用包括非迭代三重激发的CCSD(T)方法计算单点能,给出了包含零点能校正的各反应通道的势能剖面图,确定了可能存在的过渡态和反应势垒.研究发现,甲醇分子中原子氢(H)的消除反应有3个通道,O—H键和C—H键断裂是两种直接解离的方式,另外一种则是O—H键断裂后生成的产物CH3O具有足够的能量越过较低的活化能垒而进行再次分解所致;分子氢(H2)的消除反应有4中心消除和两种不同类型的3中心消除方式;而C—O键的断裂过程亦属于直接解离方式.     

竹红菌甲素光敏活性的量子化学研究

利用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对茈醌类光敏剂竹红菌甲素hypocrellin A(HA)及其模型化合物的结构性质和分子内氢传递(IHT)过程进行了系统的计算研究,比较了各侧链对分子结构和IHT过程的影响.利用CIS/6-31G^*方法对HA的活性中心苝醌(PQ)及与其结构类似的一系列化合物激发态的IHT过程进行了研究.得到的主要结论包括:(1)常温下,处于基态的HA分子能够进行快速的分子内氢传递.(2)HA的几种模型化合物在基态时的IHT势垒、分子内电荷分布与HA差别很小,这说明侧链对IHT过程的影响不大.(3)HA模型化合物的IHT势垒与氧氢键键长变化和氢键键长变化呈良好的线性关系.(4)IHT反应中伴随着一个电荷分离过程,在氢传递过程中占主导地位的是静电相互作用,这说明此IHT过程本质上是质子转移过程.(5)共轭结构对该类分子的激发态IHT过程具有重要影响,总的趋势是对小共轭体系,单重激发态和三重激发态IHT反应的势能曲线分离,随着分子共轭结构的增大,两个激发态势能曲线逐渐接近,发生交叉的可能性以及交叉的程度也随之增大,即从单重态到三重态发生系间窜越的可能性也随之增大.由于分子内氢传递导致单重激发态和三重激发态势能曲线交叉,致使发生系间窜越,使体系三重态量子效率显著提高,从而提高了茈醌类光敏剂的光敏活性.这说明IHT过程对该类分子保持其光敏活性具有重要的意义.     

氢原子共线交换反应的动力学计算I.Cl与HCl反应几率的振荡现象研究

我们利用超球坐标对共线Cl+HCl(V-3)→ClH(V'≤3)+Cl作了一维精确量子计算,计算所用势能面是LEPS型,Et=-3.23KJ/mol, 得到了态态反应几率等动力学信息, 通过分析结果发现, 反应是振动绝热的, 即以对角(V'-V')反应几率为主,非对角(V' V')反应几率小于0.1, 反应几率随总能量表现出强裂地振荡, 在有阱的势能面上动力学共振增强。     

氢原子共线交换反应的动力学计算 II: 在反应势能面上Cl+HCl(ν)碰撞对的振动去激

本文用一维量子散射方法, 计算了氢原子交换反应Cl+HCl(ν≤3)→ClH(ν'≤3)+Cl,得到了各振动态间反应和非反应非弹性几率。结果表明反应和非反应非弹性几率均呈振荡变化。反应与非反应去激几率相差不大, 预期在Cl原子与HCl(ν=1,2,3,)碰撞去激过程中, 反应和非反应散射都是一种有效的机理; 此与Wilkins的轨迹结果相符。去激几率与始终态振动量子数密切相关, 我们归纳出公式: P~ν~ν~'≈10^ν^+^ν^'^-^2^(^ν^'^'^+^1^)P~ν~ν~'~',(ν>ν'>ν')。与Moor的实验结果符合较好。