甲醇脱水生成二甲醚的量子化学研究

用量子化学方法 ,研究甲醇脱水的反应性 .研究表明在气相中 ,甲醇分子主要以二聚体和多聚体的形式存在 ,据此认为甲醇脱水反应的原始反应物是甲醇二聚体而不是单个甲醇分子 .研究了气相甲醇二聚体、过渡态的能量和结构、甲醇脱水生成二甲醚反应的可能反应途径、反应势垒 ,对甲醇脱水生成二甲醚的反应性作了讨论     

咪唑啉酮类化合物的量子化学研究

采用ＰＭ３方法对灭草烟分子的４种构象进行了量子化学计算,进一步了模板分子构象的正确性;计算了１９种５－取代咪唑啉酮化合物的原子净电荷,前线分子轨道能级分布,讨论了它们可能的活性部位,为咪唑啉酮类除草的合理设计提供了良好的理论基础。     

类酶催化反应机理的量子化学的研究

研究了癸酰基Ｌ－组氨酸论下的苄酯基－Ｎ－苯丙氨酸对硝基苯酚的类酶催化反应。用ＩＮＤＯ程序计算了底物和催化剂的电荷分布,通过分析,得到了底物和催化剂的活性中心,并提出了一个合理的反应机理。     

二氨基苯甲醚稳定性的量子化学研究

对二氨基苯甲醚的六种几何异构体的稳定性差异以及它们的化学反应活性规律从理论上进行了探讨,采用的是量子化学ＭＮＤＯ方法,对六种几何异构体进行全面自由度优化,所得结论为实验提供了有用的理论依据。     

化合物(C10H8N2)·2（H2O）的晶体结构及量子化学研究

以水热法制备了标题化合物(C10H8N2).2(H2O)单晶并用X射线单晶衍射仪测定了晶体结构,该晶体属于单斜晶系,C2空间群,晶胞参数为a=1.58589(16)nm,b=0.37770(4)nm,c=0.920210(11)nm,α=90.00°,β=114.0500(10)°,γ=90.00°,V=0.50335(7)nm3;最终偏差因子R1=0.0525,wR2=0.1311[对I>2θ(I)的衍射点]和R1=0.0661,wR2=0.1404[对所有衍射点]。化合物分子与水分子间由弱的O-H…N和O-H…O氢键作用形成了一维线形结构,该对称结构中两个吡啶环平面之间的夹角为40.7o。依据晶体结构数据使用G03程序对化合物进行了量子化学计算,探讨了化合物的分子优化结构、前线轨道、电荷分布、成键特征和稳定性。计算得到的分子键长、键角和X射线衍射的晶体结构数据基本符合,其差值证实晶体分子间氢键的存在。     

四氢萘微观结构的量子化学研究

为了研究氢化芳烃的微观结构,进一步认识和理解氢化芳烃在催化裂化过程中的反应特性。以四氢萘为模型化合物,利用基于密度泛函理论的量子化学从头计算方法,对四氢萘的几何结构和电子结构进行了系统研究,得到了四氢萘不同位置C-H键和C-C键的键长、键级、键能以及电子云密度、前线轨道分布等微观结构信息。发现四氢萘结构具有轴对称特性,苯环上的C-C键和C-H键要远比环烷环的C-C键和C-H键稳定。由于受苯环的影响,会使得其环烷环上不同位置的C-C键的键长、键级和键能均具有明显差异,也导致环烷环上不同位置C-H键的键长、键级和键能有较明显的差异,具体表现为:对C-C键而言,与苯环相连的C-C键的键长较短,键级较高,键能也明显较高,而苯环β位C-C键的键能则明显较低;对C-H键而言,与苯环β位环烷碳原子上的C-H键相比,苯环α位环烷碳原子上的C-H键的键能明显较低。电子云分布计算结果能够较好地给出的这些C-C键和C-H键结构特征差异的原因。前线轨道计算结果表明,在催化裂化过程中,苯环α位环烷碳原子上的C-H键和β位C-C键较易受到催化剂酸性中心的进攻,是酸催化反应的位点。这些计算结果对于认识与理解氢化芳烃的反应特性具有一定的基础性理论意义。     

双酚A与双酚B的理论研究

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6-311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构。通过对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布局等进行分析,结合前线轨道理论探究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质。利用不同的计算方法探究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数,为进一步的实验研究做有益的理论补充。     

量子化学计算苄嘧磺隆的晶体结构

制备苄嘧磺隆的单晶并用X射线衍射测定晶体结构。苄嘧磺隆晶体属于单斜晶系,C2/c空间群。晶胞参数为:a=33.831(7),b=6.902 0(14),c=16.021(3),α=90.00(3)。,β=104.48(3)。,γ=90.00(3)°,V=3 622.1(13)~3。晶体分子内通过N-H…N氢键和C-H…0氢键形成2个六元环,使分子结构较稳定。苯环平面和嘧啶环平面之间的夹角为50.00(15)°。晶体以1中心对称二聚体为基本重复单元。2个分子间以N-H…O氢键和C-H…O氢键连接。晶体由这些二聚体以范德华作用力堆积而成。使用Gaussian 03程序,用B3LYP/6-31G(d,p)法计算分子的优化结构、电荷分布、稳定性、前沿轨道布居分析和3D示意图。算得分子的键长键角数据和X射线衍射的晶体结构数据基本相符。键长和键角的计算值与X射线衍射数据之差证实晶体中分子间的氢键。     

4-羧丁基三苯基溴化膦的晶体结构和量子化学计算研究

通过5-溴戊酸和三苯基膦反应合成4-羧丁三苯基溴化膦,并用熔点、红外和核磁表征.采用X射线单品衍射仪测定其晶体结构,晶体结构分析其晶体属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=9.2690(19)A,b=13.674(3)A,c=17.075(3)A,а=88.91(3)°,β=87,15(3)°,γ=81.07(3)°,Dc=1.379 g/cm-3,Z=2,F(000)=912,μ=2.015 mm-1,最终偏差因子R1=0.0839,wR2=0.1554.使用Gaussian 03程序,用量子化学方法计算了该化合物的优化结构、电荷分布、分子总能量、前线轨道能量以及前线轨道的组成.算得键长键角数据和晶体结构数据基本相符,净电荷分布计算预测的氢键组成和晶体结构一致.结果表明计算得到的分子几何优化结构可靠,所用计算方法可靠.     

正己烷裂解反应自由基模型的理论研究

采用量子化学法研究了模型化合物正己烷裂解过程,并计算其动力学参数。依据自由基理论,建立由216个基元反应组成的正己烷裂解反应自由基模型,用CBS-QB3法计算链引发和终止反应动力学参数,用MPW1B95/6-311+G(2d,2p)法计算链增长反应动力学参数。根据动力学参数计算结果,忽略相对不重要的反应,将模型简化为160个基元反应。模拟计算表明,在相同的裂解条件下,简化模型模拟结果与完整模型模拟结果一致,各组分相差不大于0.1%wt;建立的动力学模型对主要产物收率预测较好,与实验值相差小于0.7%wt,可正确地预测正己烷裂解产物的组成和各组分含量沿反应管长度的分布,为进一步研究复杂的烃裂解过程提供了基础。