1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物1,3偶极环加成反应理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物的1,3偶极环加成反应的微观机理、势能剖面及取代基对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。1-硅萘和2-硅萘分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行。1-硅萘和2-硅萘具有相似的反应性,且二者的反应性均高于硅苯。     

2-锗萘与甲醛、二苯甲酮的杂环加成反应的研究

2-锗萘由于其芳香性和高反应性,而引起化学家们的浓厚兴趣.本文采用密度泛函理论(DFT)在 B3LYP/6-311G(d,p)水平,研究2-锗萘与甲醛、二苯甲酮的[2+2]和[4+2]杂环加成反应的微观机理、势能剖面,考察取代基和四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响.计算结果表明,所研究的反应均为协同但非同步的方式,且Ge-O键总是先于C-C键形成.羰基碳原子上的苯取代基不利于反应,而2-锗萘分子中锗原子上的 C(CH3)3 与 CCl3 取代基却有利于反应.四氢呋喃溶剂对加成反应的势能剖面影响不大.[2+2]比[4+2]反应容易,与实验一致.     

锗苯与甲醛和二苯甲酮的Diels-Alder反应的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G(d,p)水平对锗苯与甲醛和二苯甲酮的Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面、取代基效应及溶剂化效应进行了理论计算。结果,所研究的反应均为协同的基元反应,形成Ge-O键的反应中,形成2个新键较大不同步,其它反应的不同步性相对较小。羰基碳原子上的苯基取代基于反应不利,而锗苯分子中锗原子上的C(CH_3)_3与CCl_3取代基则有利。在热力学和动力学上,有锗参与的反应均远比无锗的反应容易,而形成Ge-O键的反应比形成Ge-C键的反应容易,结果与实验一致。四氢呋喃溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小。4个形成Ge-O键的反应在四氢呋喃溶剂中进行时,其活化能垒分别为38.03、89.75、29.92和29.87 kJ·mol~(-1)。     

硅苯、1-硅萘及9-硅蒽的[4+4]二聚反应的比较研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d)水平上,研究硅苯、1-硅萘及9-硅蒽的[4+4]二聚反应的微观机理和势能剖面,考察了反应的取代基效应和溶剂效应.计算结果表明,所研究反应均为协同反应,且2个C-Si键同步形成.随反应物分子芳香环从小到大的增加,[4+4]反应在热力学和动力学上均变得越来越有利.硅苯...     

2-锗萘与2,3-二甲基丁二烯杂Diels-Alder反应的研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G(d,p)水平上,研究2-锗萘作为亲二烯体与2,3-二甲基丁二烯的杂Diels-Alder反应的微观机理和势能剖面,考察反应的取代基效应和溶剂效应.计算结果表明,所研究反应均以协同非同步的方式进行,且C-Ge键总是先于C-C键形成.发生在Cl-Ge2位上的反应中,形成2个新键的非同步性比发生在Ge2-C3位上的大,且前者在热力学和动力学上都比后者容易进行,与实验完全一致.exo进攻方式在动力学上都比相应的endo容易,但二者在热力学上的差别一般比较小.锗原子上的CCl3和NH2取代基,一般有利于反应,而C(CH3)3取代基则相反.苯溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小.     

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.     

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。     

取代基对水合5-羟基异噁唑质子转移影响的理论研究

在RHF／6-31G水平上,考察了三水合5-羟基异嗯唑(HIO·3H2O)及其3-位取代衍生物的基态质子转移反应。优化并计算了HIO·3H2O及其它水合衍生物和质子互变异构体的几何构型和振动频率分析,并用QTS2方法获得质子转移过程的过渡态。进一步根据统计热力学原理及过渡态理论,研究了该体系质子互变异构体之间相互转化的热力学及动力学性质。计算结果表明,在所研究的异(?)唑化合物中,吸电子取代基的醇式结构比酮式结构稳定,反应的速率较快;而供电子取代基的酮式比醇式结构稳定,质子转移的能垒较高。该研究对选择适当5-羟基异嗯唑的衍生物作药物合成中间体及取代基对质子转移的影响方面具有重要意义。     

一种小分子敏感材料的制备与气敏特性研究

合成了一种氢键酸性小分子神经毒气敏感材料.以二氯硅烷、2-溴甲基萘、活化锌粉、丙烯基苯为起始原料,通过格氏反应、硅氢加成,制备得到二(苯丙基)-二[(2-萘基)甲基]硅烷,然后用六氟异丙醇进行取代,得到二[3,5-双(2-羟基六氟异丙基)苯丙基]-二{(4,6,8-三[3,5-双(2-羟基六氟异丙基)]-2-萘基)甲基...     

石英微天平对β-环糊精衍生物分子的识别

在石英晶体谐振器的金电极表面修饰末端含巯基的 β -环糊精衍生物 (β-CDd) ,用石英晶体微天平 (QCM )在线监测苯系和萘系衍生物与之发生包结反应的过程 ,探讨了温度、浓度、取代基数目和位置对包结反应平衡常数和速率常数的影响。结果表明 :所形成的包结配合物的化学计量均为 1∶1;形成动力学过程符合Langmuir吸附方程 ;β -环糊精对客体分子大小、取代基数目、位置等都有良好的选择识别功能。     

Understanding the molecular mechanism and regioselectivity in the synthesis of celecoxib via a domino reaction: A DFT study

The molecular mechanism and energetic of the domino reaction involved in the synthesis of celecoxib, a well-known anti-inflammatory drug, were theoretically studied at the DFT-B3LYP/6-31G^* level. The first reaction in this domino process, which is also the rate-determining step, is a complete regioselective [3 + 2] cycloaddition (32CA) reaction associated with the nucleophilic attack of C5 carbon atom of enamine 7 on the C3 carbon atom of nitrile imine 6, leading to cycloadduct 8. The second reaction is a rapid acid/base catalysed stepwise elimination reaction of the morpholine 9 from cycloadduct 8 affording celecoxibe 3. The results also show that neither molecular mechanism of reaction nor activation barriers are considerably affected by the inclusion of solvent. The calculated relative Gibbs free energies as well as local reactivity indices obtained using the calculated Parr functions explain the complete regioselective fashion provided by the 32CA reaction under consideration in excellent agreement with the experimental findings.     

多溴二苯并噻吩系列化合物的热力学性质及稳定性的密度泛函理论

本文在298.15 K和1.013×10~5Pa时,根据密度泛函理论(DFT),使用Gaussian 03程序,在B3LYP/6-31G(d)水平上计算117个多溴二苯噻吩系列化合物(PBDTs),得各分子的热力学性质。设计等键反应,计算PBDTs系列化合物的标准生成热Δ_fH~(?)和标准生成自由能Δ_fG~(?)。同时用程序Origin7.5将这些热力学参数与溴原子的取代位置及取代数目线性回归,求出相关方程,研究表明:热力学参数、标准生成热、标准生成自由能与溴原子的取代位置及取代数目之间关系极密切。根据标准生成自由能的相对大小,本文从理论上求得该化合物异构体的相对稳定性顺序。本文研究该化合物热力学性质及其稳定性,对于研究其生成、降解以及对环境的潜在威胁具有重要意义。     

Theoretical study of vibrational contribution on cluster formation in a binary alloy system

Lattice vibrational effects in the process of precipitation in a binary alloy system has been studied theoretically. We derived a cancellation condition of vibrational free energy change due to cluster formation within the first order approximation, in terms of the nearest bond pair interaction. Vibrational contribution to the free energy is calculated for a specific example of cluster formation from isolated atoms, and it is almost perfectly vanished when the unlike atom potential is assumed to be the geometric mean of their constituent potentials.     

分子筛合成过程中三聚铝硅酸盐生成机理的DFT研究

采用密度泛函理论研究了在分子筛合成的碱性环境中铝硅酸盐三聚体的生成机理.在B3LYP/6-31 G(d,p)计算水平上对反应物、过渡态和产物分别进行了几何结构的全优化和频率计算,通过内禀反应坐标的方法验证了反应路径,并计算了反应的活化能.采用COSMO-RS模型考虑了溶剂效应.结果表明,二聚硅酸分子SiOSi(OH)6和单体铝酸根离子Al(OH)**的缩聚反应可以按照协同方式进行,SiO-Al桥键的形成与水分子的脱除同时发生,最终生成铝硅酸盐的三聚体.计算得到的缩聚反应活化能为80.1 kJ/mol.     

Density functional theory study of the inner hydrogen atom transfer in metal-free porphyrins: meso-substitutional effects

Density functional theory (DFT) calculations were carried out to study the influence of both electron-withdrawing fluorine and electron-donating amidogen meso-substituents on the inner hydrogen transfer in metal-free porphyrins. Twenty-four stable structures and 21 transition states among the stable structures are fully optimized at the B3LYP/6-31G (d) level, and vibration analyses are carried out to verify the optimized structures. It is found that the acidity of the transferred hydrogen atom, the basicity of the nitrogen atoms of the adjacent pyrrole ring, the distance from the transferred hydrogen atom to the nitrogen atom of the adjacent pyrrole ring, and the electronic nature of meso-substituents in transfer paths, all have significant influences on the potential energy barrier of the inner hydrogen transfer in porphyrins. The different transfer paths of each substituted porphyrin are compared, all the transfer barriers are compared to unsubstituted metal free porphyrin, and the infrared and electronic absorption spectra of some important complexes are described. By placing substituents appropriately, the cis-trans transition energy barrier can be greatly decreased, and the cis-porphyrin conformer which can be detected spectroscopically may be significantly stabilized. The present work would shed light on tuning the transition barrier by selecting the most appropriate paths and detecting cis-porphyrins experimentally.     

氧分子在镍钛合金(100)表面吸附行为的研究

NiTi形状记忆合金作为一种广泛使用的生物医学材料，表面形成的氧化膜是其具有良好生物相容性的基础。氧分子在NiTi合金表面的吸附是其形成氧化膜的关键，应用离散变分Xα方法，首次对O2分子在B2结构NiTi(100)表面的吸附过程进行了理论研究，分别计算了在两种不同的O2分子吸附方式中Ti-O原子间的键级和电荷分布。结果表明：O2分子垂直接近NiTi(100)表面对其发生吸附更为有利。在吸附过程中，O2分子中只有一个氧原子被其最近邻的一个表面铁原子所吸附，而合金中其它表面原子及体相原子的电子结构没有变化。Mulliken集居数及局域态密度分析表明，吸附过程中铁原子与氧原子之间的相互作用主要是由2p(O)电子和4s，4p(Ti)电子贡献。