三羰基(三甲硅基)环戊二烯基钼负离子及其钼氢化合物的电子结构及化学键研究

用G98W程序和Lanl2dz基组,全结构优化三羰基(三甲硅基)环戊二烯基钼负离子[(Me_3SiC_5H_4)Mo(CO)_3]~-(Ⅰ)及三羰基(三甲硅基)环戊二烯基钼氢化合物[(Me_3SiC_5H_4)MoH(CO)_3](Ⅱ)。振动频率分析和单点能计算结果表明,位于环戊二烯环(Cp)上的钼能形成半夹心结构的"稳定"化合物。其键长、原子电荷、分子轨道成份和前沿轨道能都表明,钼原子与环戊二烯通过p-d作用形成"氢键",Cp环碳上的p电子和Mo原子d轨道的电子,向钼原子的p轨道转移,形成电荷转移配位化合物。     

一种锰(Ⅱ)配位聚合物的晶体结构分析及前沿轨道能量研究

醋酸锰与2,2'-联吡啶-3,3'-二甲酸(2,2'-Bipyridine-3,3'-dicarboxylic acid)反应合成一维链状聚合物[Mn(μ_2-η~2-bp3dc)(H_2O)_2]_n,(bp3dc=2,20-bipyridine-3,30-dicarboxylate),经元素分析、IR和X-射线衍射表征分子结构,该化合物晶体学参数:单斜晶系,空间群C2/c,晶体学数据:a=1.1648(2)nm,b=0.80422(15)nm,c=1.2949(3)nm,β=100.117(i0)°,V=1.1941(4)nm~3,Z=4,Dc=1.853 g/cm~3,μ(MoKa)=1.138 cm~(-1),F*000)=676,R_1=0.0317,wR_2=0.0733[对I2σ(I)的衍射]和R_1=0.0246,wR_2=0.0703(对所有的衍射)。共收集3893个数据,其中独立衍射点1390个,可观察衍射I2σ(I)]点1354个用于结构精修。配体与Mn原子通过吡啶氮原子和羧基氧原子进行配合,以间隔方式排布,形成一维链状结构,链间又以氢键相互作用,最终形成三维网络结构。中心锰原子与配位原子形成畸变八面体构型。利用量子化学G98W软件,在Lanl2dz基组对配合物的稳定性、前沿分子轨道组成及能量进行研究。     

TiO_2-V_2O_5-K_2O系湿敏陶瓷材料的改性研究

研究了添加正硅酸酯[Si(OC_2H_s)_4]对TiO_2-V-2O_5-K_2O(Na_2O)湿敏陶瓷材料性能的影响.结果表明:材料是以金红石型TiO_2为主相,粒界生成含K~+(Na~+)离子的硅玻璃相.其中添加聚合度为3.0或2.5的Si(OC_2H_5)_4,经900℃烧结2h的材料具有较完善的微结构、较高的湿度灵敏度和稳定性.     

邻菲罗林桥联多胺的密度泛函研究

运用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G水平上,对4个邻菲罗林桥联多胺进行几何构型的全优化。计算得到原子净电荷分布、Mulliken成键布居和分子前沿轨道能量。分析所得数据得到活性原子及其相应的能级顺序。计算发现随着直链脂肪胺N原子电子数的增加,N原子与C原子生成的键级不断减少。本文预测了4个邻菲罗林桥联多胺的稳定性,为研究标题化合物的生物活性,配位化合物的合成提供理论指导。     

苊烯与羰基铬相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论自由优化(ηx-C12H8)Cr(CO)n(x=1-6;n=1-3)复合物体系的可能构型,在B3LYP/LANL2DZ 基组水平上计算相互作用能,探索不同羰基数对复合物稳定性、苊烯和羰基铬相互作用的影响,并 NBO 分析苊烯和羰基铬相互作用.结论(1)苊烯以η6 与 Cr(CO)n 配位形成的复合物比较稳定,但η6 配位复合物 CO 的个数越多,则越不稳定;(2)复合物 1 和 4 的相互作用主要表现为配位苯环 C-C 键的π电子转移到 Cr-CO 键的σ反键轨道;(η6-C12H8)Cr(CO)2(2)和(η6-C12H8)Cr(CO)(3)复合物相互作用除配位苯环 C-C键的π电子转移到 Cr-CO键的σ反键轨道外,还有配位苯环 C-C 键的σ电子转移到金属 Cr 的孤对电子反键轨道;(η2-C12H8)Cr(CO)2(5)中相互作用主要表现为配位苯环 C-C 键的π电子转移到金属 Cr 的孤对电子反键轨道.     

苯与羰基钼相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/LANL2DZ基组水平上自由优化(η~x-C_6H_6)Mo(CO)_n(x=1-6;n=1-5)复合物体系的可能构型及计算相互作用能,探索不同羰基数对复合物稳定性、苯和羰基钼相互作用的影响,并分析苯和羰基钼相互作用的NBO。结论(1)苯以η~6与Mo(CO)_n(n=1-3)配位形成的复合物比较稳定,但η~6配位复合物CO的个数越多,则越不稳定;(2)复合物1、2、3和10中,Mo(CO)_n与苯的相互作用拉动电荷由苯的π键电子向Mo(CO)_n的σ_(Mo-CO)~*键转移,而在复合物7中,苯的π键电子向Mo(CO)_n中Mo的孤对电子轨道d转移。     

血液透析过程中用瓜环去除尿素的可行性研究

瓜环因其特殊的空腔结构特征,可以包合其它的小分子,在主客体化学以及药物缓释等方面具有潜在的价值。本文旨在探索瓜环这种结构性质应用在血液透析过程中的可行性。首先利用分子力学方法初步判断和筛选出0 K下稳定的尿素-瓜环包合物;然后,进一步用分子动力学模拟研究这些包合物在常温(300 K)下的包合稳定性:最后,对常温下稳定的尿素-瓜环包合物再用Gaussian量子化学计算研究它们在常温下的动态结构稳定性和热力学稳定性。瓜环[5]与尿素分子具有较大的空间位阻,能形成较多的氢键,但是形成的包合物不够稳定;相反,瓜环[6]与尿素分子具有较小的空间位阻,形成的氢键较少,但是能自发形成的较为稳定包合物。可见对于尿毒症患者血液中过量尿素的清除,瓜环[6]可能是最好的吸附剂。可见,用瓜环[5]和瓜环[6]共同作用来清除尿毒症患者血液中过量的尿素是可行的。     

H…Cl(O),π…π作用的三维配合物[Cu(phen)2Cl(ClO4)]n的结构和量子化学研究

通过Cu(ClO4)2和phen(phen=1,10-邻啡罗啉)合成配合物[Cu(phen)2Cl(ClO4)]n,并表征其结构,晶体结构为单斜晶系,空间群为P21／c,晶体学参数:a=1．2666(2)nm,b=1．1219(2)nm,c=1．7225(2)nm,β=111．462(8)°,V=2．2779 (6)nm3,wR=0．071。在晶体中两个邻啡罗啉氮与中心铜离子配位形成2个五元环,4个氮和氯原子与中心铜形成变形四面锥,配合物之间邻近邻啡罗啉的芳环通过π…π作用形成一维结构,通过Cl…H和O…H“氢键”作用形成三维结构,邻近邻啡罗啉的芳环相互平衡组成π…π作用形成一维结构。量子化学(HF／LanL2DZ)计算表明,在配合物中HOMO电子(由铜原子的d轨道、氯和氮的p轨道)向LUMO和LUMO-1(碳原子的p轨道)转移。     

用ADF模拟[O,N]CpTiMeCl与MAO作用的一般机理

利用分子模拟技术探讨了钛配合物[O,N]CpTiMeCl（其中[O,N]为2－甲基－喹啉－8－氧基[C10H8NO])在助催化剂甲基铝氧烷（MAO）作用下催化烯烃聚合过程中形成活性中心的一般反应历程，量子力学计算表明，MAO大阴离子对负电荷的分散作用使形成金属阳离子的过程更加容易；乙烯单体与金属阳离子中心的配位反应是放热反应（－2.76kcal/mol），即乙烯能够稳金属阳离子，促进分离离子对的形成；AlMe3更易与MAO中氧原子作用形成加合物，而不是形成二甲基桥加合物；金属阳离子与MAO形成的氯桥加合物比形成与氧原子配位的加合物要稳定，计算结果表明，MAO中含一定量的AlMe3可以保护助催化酸性位，并对金属阳离子与MAO的加合物起着稳定化作用。     

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。     

配合物{Cu[PHBA]2(H2O)3}(H2O)3的水热合成、晶体结构、电化学分析及量化计算

在甲醇和水的混合溶剂中通过水热反应,以对羟基苯甲酸和4,4′-联吡啶为配体合成了配合物{Cu[PHBA]_2(H_2O)_3} (H_2O)_3,并测定了配合物的晶体结构,该晶体属三斜晶系,空间群c2(1),晶胞参数为:a=2.4428(5)nm,b=1.14476(17)nm,c=0.72516(11)nm,α=β=γ=90.00°,V=2.0278(6)nm~3,Dc=1.578g/cm~3,Z=4,F(000)=1004。最终偏离因子R_1= 0.0304,wR_2=0.0796。配合物中Cu(Ⅱ)离子与2个对羟基苯甲酸的2个羧基O原子及3个水分子中的3个氧原子配位,形成三角双锥结构,铜位于结构中心。结合晶体结构对配合物进行了电化学性质分析和量子化学计算。     

Cr(CO)_n(n=1-5)与C_6 H_6相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/LANL2DZ基组水平上对(η~x-C_6H_6)Cr(CO)_n(x=1-6;n=1-5)复合物体系的可能构型进行了自由优化及相互作用能的计算,研究了不同羰基数对复合物稳定性、苯和羰基铬相互作用的影响,并对苯和羰基铬相互作用进行了NBO分析。得到以下结论:(1)当n≤3时,苯与Cr(CO)_n以η~6配位;当n≥4时,苯与Cr(CO)_n以η~2配位;(2)最稳定复合物中随羰基数的增加Cr-C_(benzene)平均键长增长,最大二面角H-C-C-H偏离碳环的角度随复合物对称性降低而逐渐增大;(3)当n为奇数时,复合物相互作用主要表现为苯C-C键的π轨道和Cr-CO键的σ反键轨道;当n为偶数时,复合物相互作用主要表现为苯C-C键的π轨道或π~*轨道与Cr的孤对电子轨道;(4)复合物羰基数越多,最稳定复合物的相互作用能数值越大,稳定性越小。     

呋咱和氧化呋咱及其衍生物生成热和爆轰性能的量子化学研究

用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G*基组水平上,全优化计算了呋咱和氧化呋咱及其衍生物的几何构型,通过G3方法和设计等键反应计算出各物质的生成热(HOF),用Monte-Carlo方法,基于0.001 e·bohr3等电子密度面所包围的空间求得分子平均摩尔体积和理论密度,用Kamlet-Jacobs方程基于理论密度和生成热计算出各物质的爆热、爆速和爆压。结果表明:当呋咱环上配位氧原子成为氧化呋咱环后,与配位氧原子相邻的N-O键容易成为引发键,氧化呋咱环容易开环,而三唑环比氧化呋咱环更容易开环;9种化合物中呋咱并[3,4-e]-1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(FTDO)的生成热最大,爆轰性能最好,其次是四嗪并氧化呋咱和三唑并氧化呋咱,其生成热和爆轰性能优于呋咱类衍生物,且优于苯环并呋咱和苯环并氧化呋咱。说明化合物的含氮量和含氧量越高,氧平衡值越接近零,其爆轰性能越好。     

中位-四[二-(3,4-羧甲氧基)苯基]卟啉及其结合Re=O的初步研究

用密度泛函理论的B3LYP法,将中位-四[二-(3,4-羧甲氧基)苯基]卟啉及结合Re=O分子的几何构型优化,初步理论研究其前沿轨道和能量等。证明,与单独的卟吩环相比,T_(3,4)CPP的卟吩环平面性良好,环上的结构参数变化很小;Re=O与T_(3,4)CPP卟吩环的结合能明显大于与T_(3,4)CPP侧链羧基的结合能,且前者所形成配合物的稳定性显然高于后者,说明T_(3,4)CPP与~(188)Re=O结合的位点应在卟吩环上,而不在侧链羧基上。T_(3,4)CPP卟吩环结合Re=O而形成配合物的结构参数,与Vicente等Zn-卟啉衍生物的测定值相近。在卟吩环上配位时,T_(3,4)CPP卟吩环上的电荷重新分布,卟吩环碳原子的电子向4个氮原子转移:配位后,卟吩环的几何构型略收缩(0.14 A-0.19 A)和马鞍形扭转(5.7°)。     

三呋咱并氧(氮)杂环庚三烯的密度泛函理论研究

以4种新型三呋咱并氧(氮)杂环庚三烯分子为研究对象,采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)方法优化了其结构,得到了最优几何构型,并在振动分析的基础上求得体系的振动频率和IR谱,通过键级和键离解能(BDE)计算考察了4种分子的稳定性,在密度和生成焓计算基础上利用Kamlet-Jacobs公式预估了其性能。结果表明:当呋咱环上的N原子被氧化形成N→O配位键,与该N原子相连的O—N键和C—N键键长增大,与该N原子相间的N—O键和C—C键键长减小,除了氧化呋咱环上N—O—N键角显著减小外,其余键角无明显变化,二面角的变化幅度非常小,整个分子近乎在同一平面上;4个化合物的热稳定性均较好,但当呋咱环被氧化成为氧化呋咱环后,化合物的热稳定性显著降低,其热稳定性顺序为TFZN-1TFZO-1TFZN-2≈TFZO-2;呋咱环被氧化后能够大幅度提高炸药的爆轰性能,预估爆速在7600~8100 m/s范围,且与实测值吻合较好。     

典型三环杂环化合物电子结构和性质的DFT研究

采用杂化的DFT理论,研究了6种典型三环稠杂环化合物的几何结构、电子密度拓朴结构、NICS以及HOMO-LUMO能级差、电子亲和势和电离能等性质。研究表明,6种三环化合物均为平面结构,分子体系中所有化学键都具有π键特征,环平面上存在较强的共轭作用。这6种化合物具有较小的HOMO-LUMO能级分离值(2.22 eV～3.71 eV),较大的电子亲和势和较大的电离能。因此,在导电聚合物分子设计中,三环杂环化合物可作为良好的电子受体引入共轭聚合物分子。三环杂环化合物结构单元的引入将有利于加强体系π电子的离域,降低聚合物的能隙和增加聚合物体系还原掺杂态的稳定性。     

4-X-N-Y-6-氮杂雄-17-羰基-Z-4-烯-3-酮衍生物对3BHSD的抑制活性与结构关系的研究

应用分子力学方法MM,和半经验量子化学AM1法,获得22种4-X-N-Y-6-氮杂雄-17-羰基-Z-4-烯-3-酮衍生物的优势构象,再利用量子化学算法和分子图形学技术,获得电子结构参数和几何结构参数,采用多元线性回归分析和人工神经网络误差反传算法(BP),将这些参数和衍生物对3β-羟类固醇脱氢酶(3BHSD)的抑制活性相关联。结果表明,衍生物对3BHSD的抑制活性大小和分子最高占用轨道能(E_(HOMO))、16号碳原子的净电荷(Q)及5号碳原子和6号氮原子间键长的相关性较好,成功地建立了22种衍生物的构效关系式。HOMO轨道组成分析表明,A环上的4号、5号碳原子和羰基氧原子(O_(1(?)))及B环上的6号氮原子和7号碳原子可能是与受体作用时的活性位点。     

As~(3+)与DNA4种碱基相互作用的理论研究

砷在进入生物体后,可通过对基因损伤和基因表达等多方面的影响而发挥其毒性。本文运用量子化学计算,研究了As3+与DNA4种碱基的配位作用。从理论上确立了As3+与4种碱基的配合特征和各种配合物的相对稳定性以及As3+对4种碱基配合的选择性。当As3+与碱基结合时,最多能与3个碱基配体形成稳定构型,我们共得到17个稳定的三配体配合物。其中,As3+与O和N所形成配位键As-O和As-N的键长范围分别为(1.76~1.85)?和(1.88~2.01)?。As3+与4种不同碱基作用时,倾向与鸟嘌呤发生配位反应,且易于结合位点羰基O处发生反应。     

F~-在γ-Al_2O_3(110)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论广义梯度近似平面波赝势法结合周期平板模型,研究F离子在γ-Al_2O_3(110)非极性表面的吸附行为,分析了F~-离子在其表面不同吸附位以及不同覆盖度下吸附构型和电子特性。结果表明:表面配位不饱和的Al为F~-离子活性吸附位,F离子在γ-Al_2O_3(110)表面化学吸附后形成F-Al键促使F~-离子活化;F~-离子在Al_Ⅲ(1)桥位吸附时最稳定。随着覆盖度增加,吸附能增大,F离子与表层原子的距离(d_(F~--surf)缩短:同时表面吸附F离子引起表层及次表层原子层间距发生不同程度偏移,最大幅度为10.07%。差分电荷密度与电子态密度分析指出,F离子在γ-Al_2O_3(110)表面吸附主要是由F~-离子2s和2p轨道与γ-Al_2O_3基底Al的3p轨道相互作用所致。     

Ni离子水及羟基六配位化合物密度泛函理论研究

用量子化学密度泛函理论(DFT),分别在B3PW91/Lan12DZ和B3PW91/6-31G的计算水平上,优化Ni离子水、羟基配合物几种可能的构型。分析比较了Ni(OH)_6~(4-)和Ni(H_2O)_6~(2 )化合物的几何参数、能量、前线轨道、电荷分布及振动频率。结果:优化的健参数中,Ni-O键长与文献的实验数据较一致。Ni(H_2O)_6~(2 )比Ni(OH)_6~(4-)更稳定,但后者更易吸引带正电荷的阳离子。从前线轨道图也可以看出,Ni(OH)_6~(4-)最高占据轨道HOMO主要集中于配体O上,易于向受体流动提供电子与带正电荷的阳离子结合。振动分析的Ni(H_2O)_6~(2 )和Ni(OH)_6~(4-)的红外吸收峰与实验值相一致。