氯化铁卟啉和氯化四苯基铁卟啉的密度泛函量子化学计算研究

用密度泛函B3LYP／STO-3G^＊和B3LYP／6-311＋（2d,2p）量子化学计算方法对两个铁卟啉分子FePCl和Fe（TPP）Cl进行了几何结构优化和单点计算研究,根据计算结果对这两个铁卟啉分子的结构、电荷密度和自旋密度分布做了详细分析,数据表明有部分自旋密度由Fe原子向卟啉环转移,同时有部分电子由卟啉环向Fe原子迁移。对它们的分子轨道结构也做了详细的讨论,根据计算的相关数据和分子轨道特征分析了铁卟啉活性中心的性质并讨论了其催化活化分子O2的机理,为氯化铁卟啉活化氧催化相关有机分子氧化反应机理研究提供了理论基础。     

3,4-次甲二氧桂皮酰胺化合物定量构效关系的量子化学研究

采用Gaussian98程序量子化学从头算法对9种3，4-次甲二氧桂皮酰胺化合物进行了量子化计算。并对计算得到的轨道能量、轨道组成、电荷密度、净电荷等性质进行了分析，将它们与实验得到的生物活性参数做了相关曲线，并对某些参量进行了线性回归，得到了回归方程。计算结果表明3，4-次甲二氧桂皮酰胺化合物的抗惊生物活性与分子的近前沿分子轨道LUMO( 3)能级和轨道组成存在一定的相关性。我们预测这类药物分子在与受体作用时，可能与受体之间发生电子转移，形成电子转移配合物，从而发挥药效。羰基和烯键部位应为此类化合物的活性部位。     

C60-S-TTF及其衍生物的结构与电子性质的AM1研究

利用半经验AM1法研究了硫桥联的四硫富瓦烯衍生物的优势构型、电子结构及前线分子轨道。计算结果表明,目标分子的前线分子轨道主要由C60决定,C60母体与加成基团之间存在着较强的分子内电荷转移,C60m部分是电子受体,TTF部分为电子给体。并且预测了四硫富瓦烯硫桥稠环合C60衍生物可能在基态下产生长寿命的电荷分离态。     

边缘氢化石墨烯片层结构和光谱性质的密度泛函理论研究

以并3-6苯环为氢化石墨烯片层模型,采用量子化学密度泛函理论方法(DFT)在B3LYP/6-31G(d,p)水平上进行了几何结构全优化,讨论了分子结构、能量、前线分子轨道等性质的变化规律。在得到化合物基态稳定构型的基础上,运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了电子吸收光谱的性质。计算结果显示边缘氢化石墨烯片层均为平面结构,线型扶手椅型结构能量最低,结构最稳定。随着石墨烯片层环数的增加HOMO轨道能量增加,LUMO轨道能量降低,能隙能量降低,最大吸收波长明显红移。     

紫外光电子能谱轨道计算的基组选择

为了寻找紫外光电子能谱轨道计算的合适方法和基组,利用Gussian94程序、应用RHF方法的不同基组和DFT理论的各种方法,对卤硝酸系列化合物的紫外光电子能谱（UPS）进行了计算。计算结果表明：RHF方法计算的分子轨道能与实验所得的电离能能较好的符合,且可以得到与实验相符合的分子轨道构成和对称性,是研究UPS比较好的方法,而DFT方法则偏差较大。RHF方法的各基组之间相比较,n-21G＊基组（n=6or3）更适合用来研究分子的UPS光谱。STO-6G基组经过调整轨道指数ζ亦可得到与实验值非常接近的结果。     

乙炔基双二茂铁丙烷衍生物的密度泛函理论研究

为揭示取代基对金属有机化合物乙炔基双二茂铁丙烷电子结构的影响,采用密度泛函理论方法模拟计算了乙炔基双二茂铁丙烷及其2个衍生物苯炔基双二茂铁丙烷及二茂铁炔基双二茂铁丙烷的电子结构、前线轨道、电离能(IP)以及电子亲和势(EA),并讨论了取代基对化合物能级和能隙的影响。计算结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是发生在双二茂铁丙烷和乙炔基苯或乙炔基二茂铁之间。取代基为苯基时化合物最高占据轨道(HOMO)能级降低量小于最低空轨道(LUMO)能级降低量,因此二者之间的能隙总体降低。取代基为二茂铁基时化合物HOMO能级增加,LUMO能级降低,从而使HOMO-LUMO能隙降低。结合化合物6-苯炔基双二茂铁丙烷电子亲和势最大以及化合物6-二茂铁炔基双二茂铁丙烷电离能最小,可见苯基取代使炔基双二茂铁丙烷类化合物电子传输能力增强,而二茂铁基取代则可以使该类化合物的空穴传输能力增强,这使炔基双二茂铁丙烷类化合物在功能导电材料方面具有较好的应用前景。     

新型咔唑衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函和含时密度泛函理论法,计算1种新型咔唑衍生物,以探讨其几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质。计算结果表明当2-(4-吡啶基)乙烯基的反式构型与咔唑环作用时比顺式稳定,引入取代基后使化合物的HOMO和LUMO之间的能隙降低,吸收光谱红移。电子被激发时,电子从咔唑环向吡啶环转移,说明新型咔唑类化合物具有很好的光学性能,可以作为空穴传输材料。     

2-(4-取代苯基)乙烯基吡啶电子光谱的理论研究

对2-(4-取代苯基)乙烯基吡啶系列用密度泛函法(DFT),在B3LYP/6-31+G**冰平上全优化几何构型,探讨苯环对位上不同取代基对分子电荷的转移、前线轨道能量等性质的影响规律.结果,电子由苯环向乙烯链移动,并通过乙烯链再向吡啶环移动;前线轨道能量随着取代基吸电子能力的增加而降低,随着供电子能力的增强而升高.在此基础上采用含时密度泛函(TD-DFT)计算分子第一激发态的电子跃迁能,得到最大吸收波长λmax.计算结果,6个化合物的最强跃迁都由于基态到单重激发态分子的HOMO→LUMO跃迁,由轨道对称性可知为π→π*跃迁.引入上述5种取代基,均导致最大吸收波长红移.     

吡啶-4-甲醛缩氨基酸席夫碱及其配合物的抑菌性能和量子化学研究

以4种吡啶-4-甲醛缩氨基酸席夫碱配体及其相应的4种金属配合物为研究对象,分别对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌2种细菌进行了抑菌实验,测定了最小抑菌浓度（MIC）。应用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法,从分子前线轨道、键级、电荷分布等方面探讨这类化合物的结构与抑菌效果之间的关系,结果表明C=N健的键级越小,化合物分子的HOMO与LUMO之间的能量差（△E）越小,氮原子上的电子云密度越大,E_HOMO能量越高,抑菌效果越好,且抑菌活性部位可能在C=N和吡啶环上。     

六种酪氨酸激酶抑制剂的电子结构与药效关系的理论研究

苯胺喹唑啉类药物是一类典型的小分子表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFRTKIs)。该类化合物是ATP竞争性抑制剂,能抑制蛋白酪氨酸激酶磷酸化,从而阻断肿瘤细胞瀑布式的信号传递,是用于治疗非小细胞肺癌的常用药物。基于量子化学中的密度泛函理论(DFT),采用自洽反应场(SCRF)方法中的极化连续介质模型(Polarized Continuum Model,PCM)模拟水环境,在B3LYP/6-31+G(d)的水平下优化搜索得到了六种苯胺喹唑啉类EGFRTKIs的最稳定几何构型,并在CAM-B3LYP/6-311++G(d,p)水平下对其电子结构性质进行了系统的研究。基于理论计算可以推测此类药物靶点是EGFR受体上的富电子区域,所以分子的最低非占据轨道(LUMO)对于药物与靶点的结合起着关键作用。此外,概念密度泛函分析表明该类药物的垂直电离能、电负性及软硬度参数可能与其药效相关。上述研究结果为进一步改进此类药物的抗肿瘤性能以及设计、合成新型EGFR-TKIs药物分子提供了理论指导与依据。     

N_2O分子特殊结构形成机制的定性理论研究

直线型N_2O分子的最稳定构象为N-N-O结构,而非N-O-N结构。为了解释N-N-O这一特殊结构的合理性和稳定性,本文利用分子点群的方法,构建了直线型N_2O的σ和π分子轨道:并依据分子轨道的电子划分规则得出直线型N_2O分子中两端位置电子分布多于中间位置。由于O的电负性大于N,所以O原子会优先占据分布较多电子的两端位置,因此,N-N-0结构比N-O-N结构更为合理。     

青蒿素的量子化学研究

分别运用分子轨道理论中的半经验AM1方法、密度泛函（B3LYP）和RHF从头箅方法对标题化合物进行构型优化,优化时对同一方法采用不同的培组函数6-31G以及6-31G＊。同时获得了青蒿索的电荷分布以及轨道成分等电子结构参数。系统地讨论了不同理论方法对几何优化的影响,结果表明B3LYP／6—31＊方法得到的几何结构和实验测量的晶体结构十分吻合,并且在定性地解释青蒿素的抗疟机制方面表现出优越性。     

铁卟啉化合物与氧气分子形成的体系的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)基组水平下对氯化铁(+3)卟啉与氧气分子形成的体系进行了研究,得到了几何构型,电子性质及分子轨道结构等相关数据.对两个体系不同自旋状态下的几何构型参数和电子性质对比发现:受体系立体构型对称性的影响,在两个体系中凡是与卟啉环上N原子相关的几何参数及电子性质均呈现出相同规律性.又采用密度泛函理论UB3LYP/6-311G*//UB3LYP/6-31G*方法对这两个体系不同自旋状态下的能量进行了计算,分析表明自旋多重度越高体系越稳定.然后分别分析了两个体系在最稳定自旋状态下的分子轨道占据情况及中心Fe原子最外层3d轨道的电子分布情况,结果表明Fe原子的3d二和3dxz/3dyz与氧气分子的单占据反键轨道HOMO π*2px/π*2py之间存在相互作用,这种相互作用引起铁卟啉环与O2分子间的电子转移并使O2活化.然而,根据分析在通常状态下铁卟啉对O2分子的活化作用是微弱的.     

共轭性取代对咔唑类衍生物结构和光谱性质影响的理论研究

用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD。DFT)对咔唑的6种共轭基团取代衍生物的电子结构和吸收光谱性质进行了比较研究。对衍生物的基态分子结构运用B3LYP/6-31G(d)水平进行全优化,分析了电荷的分布和前线分子轨道等性质。结果表明,与母体咔唑相比,各衍生物均形成了分子内氢键,共轭体系的π键成分增大,能级差减小,激发能降低,分子的最大吸收波长向长波方向移动,即发生红移。前线分子轨道分析表明该类化合物吸收光谱主要对应分子中的HOMO→LUMO电子跃迁,且为π-π~*跃迁。共轭性基团的引入扩大了分子结构的共轭范围,增强了分子内电子的转移,改善了咔唑类化合物的光电性能。本文为新型含咔唑基团的光电功能材料的设计合成提供了理论参考。     

N-甲基-2-(5-甲基-噻吩)-吡咯并[3,4]C60(MTPC)衍生物的分子结构和几何构型的理论研究

用半经验AM1法研究N-甲基-2-(5-甲基,噻吩)-吡咯并[3,4]C_(60)(MTPC)衍生物的分子轨道,电荷分布,几何构型。计算结果显示,分子(C)具有较低的跃迁能。HOMO轨道主要分布在杂环上,LUMO轨道则主要分布在C_(60)上。电荷从富电子的噻吩环向缺电子体C_(60)种转移。预测(C)可能在基态下产生长寿命的电荷分离态。     

茂金属卡宾配合物{(eta5-C5H5)MoX(CO)2[C(CH2)2CH2O]}(X:Cl、Br、I)的电子结构研究

运用G98W程序，采用Lanl2dz基组，对藏金属配合物{（eta^5-C5H5)MoX(CO)2[C(CH2)2CH2O]}（X：Cl、Br、I）进行从头算研究，探讨配合物结构单元的稳定性、分子轨道能量、原子净电荷布居规律，以及一些前沿分子轨道的组成特征等。结果表明，标题配合物结构在能量上是稳定的，因而能作为结构单元而存在。为茂金属配合物的合成、分子组装提供理论参考。     

丹参酮分子结构及光谱性质的理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G水平上对丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、隐丹参酮3个典型的丹参酮类化合物分子几何构型进行优化,分析分子前线轨道能级及分布特征.用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平对上述化合物分子进行电子吸收光谱研究.并且以乙醇为溶剂,计算其对分子结构和光谱性质的影响.计算结果表明:丹参酮Ⅰ分子骨架发生共轭形成大π键,为刚性的平面分子结构;丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、隐丹参酮分子共轭体系依次缩小.分子HOMO-LUMO能隙随着分子共轭体系的减少而增大.3个分子的九λmax均主要来源于电子的π→π跃迁.乙醇对上述化合物分子结构和光谱性质有一定影响,吸收光谱均发生红移.同时还发现,乙醇改变了丹参酮Ⅰ的λmax主要电子跃迁来源轨道.丹参酮Ⅰ在气相条件下λmax主要来源于分子中的HOMO→LUMO+2的π→π跃迁;而在乙醇中λmax主要来源于HOMO-5→LUMO的π→π跃迁,该跃迁存在明显的分子内电子转移现象.     

香豆素磺酰脲类化合物降血糖活性的定量构效关系研究

目的：研究新型香豆素磺酰脲化合物降血糖作用与化学结构之间的关系，为进一步设计合成该类化合物提供理论依据。方法：选择10个降血糖活性较强的化合物，利用MM!分子力学和CNDO／2量子化学方法计算有关结构参数并进行定量构效关系研究。结果：香豆素-6-磺酰脲类化合物的降血糖活性与磺酰脲基与母核的二面角呈负相关；与母核1位碳原子LUMO轨道本征矢量负相关；与化合物分子的偶极矩正相关。结论：推测分子中7-位甲基的引入不利于磺酰脲基与香豆素母环共平面，降低化合物的降血糖活性；香豆素母环上引入供电子基团不利于增加降血糖活性，可尝试引入吸电子基团；化合物分子偶极矩的增加对降血糖活性有利。     

TTF-C60-P衍生物的分子结构和光谱性质的理论研究

用半经验AMI法研究TTF-C60-P衍生物的分子轨道,电荷分布,几何构型。计算结果显示,TTF-C60-P衍生物具有较低的跃迁能。HOMO轨道主要分布在杂环上,LUMO轨道则主要分布在C60上。电荷从富电子的TTF向缺电子体C60转移。理论预测TTF-C60-P衍生物在基态下产生长寿命的电荷分离态。     

量子化学方法预测多氯联苯(PCBs)的色谱保留值及理化性质

采用AM1半经验算法，计算了多氯联苯（PCBs)所有209种可能分子结构的6种量子化学参数－分子平均极化率（α），偶极距（μ），分子最高占据轨道能（Ehomo)，分子最低未占据轨道能（Elumo),分子中氢原子的量正形式电荷（qH^ )和分子中原子的最负形式电荷（q^-)，在此基础上依据理论线性溶解能相关模型（TLSER），通过正向逐步多元线性回归方法建立了PCBs气相色谱保留值参数（RRT）和两种理化性质－水溶解度（－logSw),正辛醇／水分配系数（logKow)的定量预测方程。检验结果表明：方程相关性显著，精度较高，物理意义明确。