2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸与乙醛酸反应密度泛函理论研究

本文应用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸与乙醛酸的反应机理及动力学行为,并研究了不同取代基对反应的影响.在RB3LYP/6-31G*水平上,优化了各反应通道的反应物、中间体、过渡态及产物的几何构型,计算了各驻点的振动频率、零点能和电荷分布.计算结果表明,该反应有2条反应通道,分别生成(2Z)和(2E)-3(4-甲氧基苯基二氮烯基)丙烯酸.产物发生了键长的平均化和电荷的重新分布.两反应通道具有相同的反应入口,Z式产物为主要产物,2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸中苯环对位被给电子基团取代,有利于反应进行.     

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.     

聚甲基[3-（2-羟基-5-氟）苯基]丙基硅氧烷的合成及其应用

以对氟苯酚和3-溴丙烯为原料,无水乙醇为溶剂,经O-烷化、克莱森重排和硅氢加成得到了有机磷毒剂敏感材料聚甲基[3-(2-羟基-5-氟)苯基]丙基硅氧烷.研究了各因素对各步反应的影响,得到的较佳工艺条件为将对氟苯酚和溴丙烯于55℃回流4 h得到中间产物对氟烯丙基苯基醚(Ⅰ),接着将Ⅰ在200℃ 保温7 h得到2-烯丙基_4-氟苯酚(Ⅱ),然后将Ⅱ和含氢硅油在100℃反应4 h.利用FT-IR和1HNMR对各级反应产物结构进行了表征.将聚甲基[3-(2-羟基-5-氟)苯基]丙基硅氧烷料涂覆在QCM传感器上研究了其对有机磷毒剂模拟剂DMMP的响应特性.结果表明传感器响应迅速,对干扰气体、水和乙醇的响应低于含有苯酚官能团的聚合材料.     

基于变形雅可比(p=4,q=3)-傅立叶矩的形状识别研究

在理论上从广义傅立叶-梅林矩人手对变形雅可比(p=4,q=3)-傅立叶矩进行了归一化,得到了平移、灰度、尺度、旋转等多畸变不变矩,同时用实验数据证明了该矩具有较理想的多畸变不变性.用类六边形抽样算法来提高变形雅可比(p=4,q=3)-傅立叶矩的图像数字化质量,减少量化误差.用加权最小平均距离规则,在34维特征空间中进行四类物体的平移、旋转、灰度以及缩放变化后的16个变形体进行了形状识别实验,实验结果表明误判率为零.     

W_nH_2(n=1-6)团簇结构与性能的理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对H_2与W_n(n=1-6)团簇的相互作用进行了计算研究。结果表明,W_nH_2体系的最低能量结构是H2分子的解离性吸附,基本是在W_n团簇最低能量结构的基础上吸附H原子生长而成,说明吸附H原子未改变W_n(n=1-6)团簇的结构和形状;W_nH_2团簇的稳定性比W_n团簇要好;NBO分析表明,W原子比H原子对电荷调节能力稍强,较易与其他原子作用形成新的混合团簇。     

单[6-脱氧(1,10-癸二硫醇)巯基]β-环糊精分子印迹自组装敏感膜-声表面波传感器研究

利用自组装、分子印迹技术在声表面波传感器延迟线上制备了用于甲氟磷酸异丙酯检测的单[6-脱氧(1,10-癸二硫醇)巯基]β-环糊精分子印迹自组装敏感膜;采用原子力显微镜技术对敏感膜的结构进行了表征,验证了成膜效果;对传感器的检测性能进行了评价,传感器对1.7mg/m,的甲氟磷酸异丙酯的响应频率变化为2 170 Hz,进行五次连续检测的标准差和离散系数分别为0.157 kHz、0.070;吸附动力学研究得到ka=1.017×10 5mol-1·l·s-1、kd=2.434×10-3 s-1、kA=4.178×107mol-1·l.     

3-取代4-氧-3H-咪唑并[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-8-羧酸衍生物抗肿瘤活性的定量构效关系研究

目的:研究3-取代4-氧-3H-咪唑并[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-8-羧酸衍生物分子结构与抗肿瘤活性的关系.方法:采用量子化学和分子力学方法计算分子结构参数,利用Cram-Schmidt正交化法筛选参数,利用偏最小二乘法建立QsAR模型.结果:建立合理的3-取代-4.氧-3H-咪唑并[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-8-羧酸衍生物抗肿瘤活性模型.结论:3-取代-4-氧-3H-咪唑并[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-8-羧酸衍生物抗肿瘤活性与分子油水分配系数LogP和8位取代基R1上的非氢原子净电荷Q1相关,研究结果可为同类抗肿瘤药物的分子设计提供参考.     

邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯对卤素阴离子识别的密度泛函研究

采用密度泛函B3LYP/LanL2DZ方法优化了气相以及在四氢呋喃(THF)、甲醇及二甲亚砜(DMSO)3种溶剂中邻-二(吡咯-2-甲酰胺基)亚苯(DPCP)及其卤素阴离子复合物的几何构型。从几何结构、电荷布居、结合能以及热力学参数等角度探讨复合物形成过程中受体与阴离子间的相互作用。研究结果表明:复合物稳定性与卤素离子的种类和溶剂极性有关,同一溶剂中,复合物DPCP-X~-以DPCP-F~-最稳定,随着卤素离子半径的递增,稳定性逐渐下降,F~-,Cl~-在气相和3种溶剂中都能形成稳定的复合物,Br~-复合物只在气相稳定,在选定的3种溶剂中均不能形成稳定的复合物,而I~-无论在气相还是在3种溶剂中均不能形成稳定的复合物;同一复合物DPCP-X~-稳定性随溶剂极性的增大逐渐减小。利用相同的理论方法预测了在3种溶剂中DPCP与OH~-及CN~-的相互作用能力及复合物的稳定性。     

二氯-4,5-二氮芴-9-酮合钯(Ⅱ)及其席夫碱衍生物能带结构的理论研究

二氯-4,5-二氮芴-9-酮合钯(Ⅱ)配合物(PddafoCl2)是一类大环间呈现π-π堆积层状的晶体.其结构中的羰基官能团,可与含氮的亲核试剂伯胺(RNH2)生成含碳氮席夫碱的衍生物.在共轭环间的π-π堆积下其有序的堆积结构可能产生具半导体性质,但对标题体系的席夫碱衍生物的导电性理论研究还未有见相关报道.基于局域密度(LDA)泛函理论,第一原理赝势平面波法,采用Materials Studio 4.0软件中的CASTEP程序包中的LDA/CA-PZ法研究二氯-4,5-二氮芴-9-酮合钯配合物及其席夫碱衍生物(其中R'=-CN、-COOH、-NO2、-CHO、-CH3、-CH2CH3)共7个体系的能带结构,结果表明该系列体系的能隙在(1.082 6～1.622 2)eV之间,Fermi能级上截距在(7.5147～8.4538)electrch s.eV-1之间.与二氯-4,5-二氮芴-9-酮合钯配合物相比,连接吸电子取代基后的席夫碱衍生物,能隙明显缩少,导电性增强,其中以连接氰基的化合物2的能隙最小.构建不同的席夫碱衍生物,配合物呈现不同的导电性.随R'取代基团电负性增强,体系的导电性能增强,这一规律在实际应用中有理论指导和预测作用.二氯-4,5-二氮芴-9-酮合钯(Ⅱ)及它的席夫碱衍生物有望在不同的领域获得广泛的应用.     

壳聚糖结合ReO的初步理论研究

借助于密度泛函理论的B3LYYP方法,对壳聚糖及壳聚糖结合ReO的配合物（（CTS）₂-ReO,（CTS）₄-ReO）进行结合结构优化、Mulliken电荷、前沿轨道、相关能量的计算。结果表明:壳聚糖结合ReO的配合物前后,壳聚糖六元环结构基本不变,N（8）-C（4）和O（10）-C（3）键的键长有所增长;由壳聚糖结合ReO的配合物（（CTS）₂-ReO,（CTS）₄-ReO）的结合能及结合后配合物的前沿轨道能量差可推断配合物（CTS）₂-ReO和配合物（CTS）₄-ReO均可以形成,而形成配合物（CTS）4-ReO的可能性更大;配合物（CTS）2-ReO和配合物（CTS）₄-ReO形成时,壳聚糖环上的电荷发生了重新分布,电子由壳聚糖1位的羟甲基上向氨基的氮原子和Re原子移动。     

Au催化水煤气变换反应的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)对Au催化水煤气变换反应的3种可能机理(氧化还原机理、羧基机理、甲酸根机理)进行比较。通过对各个基元反应的反应物、反应中间体、过渡态和产物的研究表明:水煤气变换反应在Au(111)面有3种可能机理,并且每种机理各有2种反应途径.对氧化还原机理来说,反应易按照2个OH的歧化反应进行:对羧基机理来说,反应易按照COOH和OH发生歧化反应进行;对甲酸根机理来说,反应易按照HCOO和OH反应进行。纵观整个反应历程,从活化能比较可知,按甲酸根机理进行的可能性最小,按照羧基机理反应的可能性最大。     

亚硝酰氢与羟基自由基反应的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了HNO OH反应机理。在(U)B3LYP/aug-cc-pVTZ水平上,优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,获得了零点能校正后的反应势能曲线。研究表明:根据进攻方式的不同,有3个反应通道,反应通道不同则产物不同。反应的主要产物是NO H_2O,次要产物是NH_2 O_2;主要产物和次要产物与反应物的总能量之差(经零点能校正后)分别为-133.42 kJ/mol和150.44 kJ/mol。生成主要产物时主要反应通道的活化能为102.11 kJ/mol。     

冠丙四肽与前周期碱土和碱金属离子结合作用的初步理论研究

借助于密度泛函理论的B3LYP方法,以冠丙四肽为模型基础,对锂、钠、钾、铍、镁、钙等金属离子与该冠丙四肽的结合形式进行了几何构型优化、能量计算、Mulliken布局数分析等理论研究。结果表明:冠丙四肽的构型在与金属离子结合前后几乎没有改变,结合过程中电子由冠肽移向金属离子,锂离子与冠型环丙四肽的结合作用并不明显优于钾离子和钠离子,碱金属离子的最佳结合位距冠丙四肽中心的距离依次为0.225 nm、0.250 nm和0.300 nm;铍离子与冠型环丙四肽的结合作用明显优于镁离子和钙离子,碱土金属离子的最佳结合位距冠丙四肽中心的距离依次为0.000 nm、0.150 nm和0.225nm。     

Ga3O2-和Ga4O3-的结构及稳定性的研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法和BP86方法,O原子基于6-311+G（d,p）基组,Ga原子基于Stuttgart基组,对Ga₃O₂^-/0与Ga₄O₃^-/0团簇的各种可能构型进行了几何优化,预测了各团簇的最稳定结构,并研究了Ga₃O₂^-和Ga₄O₃^-最稳定结构的成键特性、振动特性和稳定性。对比B3LYP和BP86计算结果发现得到的异构体的结构和能量顺序相同,且阴离子的基态构型与中性分子的构型相接近,都是平面C_2v型,都存在由2个Ga原子和一个O原子形成的三中心二电子（3c-2e）桥键。两结构中处于端位的"Ga-O"键的Wiberg键级数值较大,分别为0.50、0.55;振动频率分别为713.92、832.76cm-1,在红外谱图上皆对应一明显的强振动峰,表明该"Ga-O"结构单元成键稳定,是决定团簇结构稳定的重要因素。计算得到是Ga₃O₂^-和Ga₄O₃^-基态结构的LUMO与HOMO的能量之差（分别为2.75、2.84eV）,以及电子绝热剥离能（ADE）和电子垂直剥离能（VDE）,都表明两基态结构具有较好的热力学稳定性。     

NO~+和C_6H_6相互作用的理论研究

[C_6H_6NO]~+离子,在芳香化合物的亚硝化反应中,可形成两类较为重要的中间体。用密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G~(**)基组水平上对NO~+…C_6H_6复合物体系的两类中间体可能构型进行了自由优化,得到了13个能量极小的复合物。结果显示,NO~+和C_6H_6结合方式分三类:(a)～(e)为第Ⅰ类,结构为NO~+中的N或O原子与苯环以π-π堆积作用结合形成的π复合物;(f)～(j)为第Ⅱ类,结构为C2原子上的H转移到苯环的其它C上形成σ复合物;(k)～(m)为第Ⅲ类,结构为C2原子上的H转移到N或O原子上,形成质子转移σ复合物。在考虑零点能(ZEP)和基函数重叠误差(BSSE)校正基础上,得到了各复合物的结合能。通过计算得出,第Ⅰ类复合物的结合能在(153～199)kJ/mol之间,第Ⅱ类复合物的结合能在(83～92)kJ/mol之间,第Ⅲ类复合物的结合能在(189～244)kJ/mol之间,其中复合物的最稳定构型为第Ⅲ类σ复合物中的m结构,即质子H连在N原子上的结构,其结合能为-243.93 kJ/mol。复合物的键长、原子净电荷等都表明,NO~+与C_6H_6结合时电子从苯环向NO...     

CO在贵金属Pt(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究CO在Pt(111)表面的吸附位和活化机理。研究采用三维周期结构取代以往的团簇模型,消除金属表面结构选择对计算结果的影响。结果表明,CO在不同的表面活性位吸附后C-O键有不同程度的增长,即C-O键均不同程度地削弱,从而活化CO分子。经比较吸附能、化学键参数和CO重叠布居数,发现在顶位、桥位、hcp空穴位和fcc空穴位4个吸附位中,fcc空穴位是CO的最佳活性位。通过考察原子轨道电子变化,分析CO在Pt(111)表面的吸附活化机理,得到了CO分子在Pt(111)表面吸附的σ／π键作用机理。     

C6H6和SO3相互作用的理论研究（英文）

采用B3LYP和MP2方法在6-31G*、6-31+G*和6-311+G**基组下对C6H6…SO3复合物体系的4种可能结构进行自由优化,得3种。在考虑基组重叠误差校正基础上,得结合能,并用自然键轨道分析方法讨论其相互作用。结果表明,用B3LYP/6-31G*计算3种复合物的结合能分别为-17.75, -18.33, -18.80 kJ/mol,且C6H6和SO3结合时电子从苯环向SO3转移,形成电荷转移复合物,它们之间的作用包含π-p作用方式。     

活性炭酚羟基和羧基对二苯并噻吩吸附作用的分子模拟研究

采用密度泛函理论计算酚羟基、羧基和二苯并噻吩的结构以及酚羟基和羧基吸附二苯并噻吩后的结构;用分子内原子理论计算酚羟基和羧基吸附二苯并噻吩后体系的电荷密度及其拉普拉斯值;用自然键轨道理论计算酚羟基与二苯并噻吩之间的电荷转移。结果表明:酚羟基与二苯并噻吩之间形成了O-H…π芳香氢键,其结合能为7.97 kJ·mol~(-1);成键路径为从酚羟基的H_(34)开始,指向二苯并噻吩的C_1=C_2;酚羟基与二苯并噻吩形成芳香氢键的原因是其反键轨道σ_(O33-H34)~*与二苯并噻吩的π体系π_(C1=C2)存在交互作用;约有5.29×10~(-22) C的电荷从二苯并噻吩的C_1=C_2转移至酚羟基的σ_(O33-H34)~*;羧基未与二苯并噻吩形成氢键。增加活性炭表面酚羟基含量,将有利于提高活性炭对DBT的吸附容量。