HClO致DNA碱基dG氧化损伤的密度泛函研究

HClO与碱基dG的反应是致DNA突变的重要原因之一,应用密度泛函理论研究HClO致DNA碱基dG氧化损伤的的反应机理,在DFT(BLYP/GGA)水平上将反应过程中主要反应物、产物的几何构型全优化,确认中间体和过渡态,计算了反应路径的能量。尤其详细分析致癌氧化物1-oxo-dG→dS的转变过程,找到了转变机制。     

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。     

苍术酮氧化机理的密度泛函研究

在298.15 K和101.325 kPa条件下,根据密度泛函理论,使用Gaussian03程序,在B3LYP/6-31G水平上,以实验上所检测到的白术内酯Ⅰ、表白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ和双白术内酯为设计反应路径的出发点,详细研究苍术酮氧化反应的机理.在拟定反应机理的基础上,获得了14个稳定构型和13个过渡态,优化构型表明五元环为白术的官能团,五元环经历了开环,闭环的过程--从平面结构到扭曲再到平面结构,证明苍术酮在氧化过程中有2条反应通道:通道1生成白术内酯Ⅰ,通道2生成表白术内酯Ⅰ.并计算了各反应路径的热力学和动力学参数,结果说明苍术酮与水的加成反应,是整个反应过程的速度控制步骤,活化能分别为223.25 kJ/mol和216.75 kJ/mol,且前者为吸热过程,后者为放热过程.计算结果确认了实验上已检测的物质,并从理论上预测了可能存在的氧化物质.苍术酮的氧化机理对研究白术的炮制及提纯具有重要意义.     

用密度泛函理论研究粒子在Cu(110)表面的吸附行为

采用量子力学的密度泛函理论计算电路板生产图形电镀后Cu(110)的表面和吸附了Cu2+、Sn2+与Pb2+及其相应原子的Cu(110)c(2×1)表面的原子结构,得各种参数.再计算上述离子或原子在Cu(110)表面的穴位位置吸附后的吸附能量,并求出吸附后各吸附体系的轨道布居数和态密度分析.结果表明:比吸附原子,3种离子...     

8-羟基喹啉衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函理论(TD-DFT)法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,理论计算两种新型的8-羟基喹啉衍生物,5-[(4-E-苯乙烯基)-苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(1)和5-[(4-溴-2-氟)苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(2).探讨化合物(1)和(2)的几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质.结果表明由于引入取代基使体系的HOMO与LUMO之间的能隙降低,增强了与金属铝配位的能力;电子吸收光谱与实验数据基本吻合.     

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。     

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。     

La(Ⅲ)掺杂TiO_2密度泛函理论的研究

为了研究La(Ⅲ)掺杂对TiO2光催化活性的影响,采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)法,模拟计算La(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO2,讨论它的晶体结构、能隙、态密度等.结果表明La(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO2晶体后,La(Ⅲ)的5d轨道与Ti(Ⅳ)的3d轨道一同构成导带,使禁带宽度(Eg)变小,TiO2的吸收带红移,从而有助于TiO2的光催化活性提高.     

盐酸克伦特罗的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31g(d)基组水平上对盐酸克伦特罗分子的结构特点和红外光谱进行了研究。研究发现,按照形成光谱的分子振动模式的不同,可将盐酸克伦特罗分子的红外振动光谱划分为(0~400)cm~(-1)、(400~1240)cm~(-1)、(1240~2300)cm~(-1)和(2300~4000)cm~(-1)四个区域,与其它区域中谱线的强度相比,(1240~2300)cm~(-1)区域的谱峰较强。此外,光谱中出现的谱线的数量要远小于简正振动的数目,分析认为这主要是由部分振动模式没有引起分子偶极矩的变化和存在简并现象等原因造成的。最后还对谱峰位置进行了指认。     

十二胺捕收剂溶剂化效应及其水相氢键超分子作用的密度泛函研究

采用密度泛函方法研究了十二胺在气相、苯、乙酸、乙醇及水中的分子构型、电荷分布以及前线轨道。首先采用B3LYP/6-31G(d,p)及B3 LYP/6-311++G(d,p)进行优化,采用自洽反应理论(SCRF)的极化连续介质模型(PCM)进行不同溶剂条件下的优化并进行自然键轨道(NBO)分析。结果表明,对比气相条件下,十二胺分子的几何构型发生了微弱变化,这种变化随着溶剂介电常数的增加长程稳定性增强,溶剂化效应使前线轨道中HOMO趋于比LUMO更稳定,NBO分析表明溶剂化能主要来源于LP(1)N_(38)→π~*C_(32)-C_(33)。随着溶剂介电常数的增加,十二胺分子采用B3 LYP/6-31+G(d,p)的△E_(HOMO)-E_(LUMO)由气相-0.23773 a.u至水相中-0.25120 a.u,溶剂化能-13.36 kcal/mol,采用B3 LYP/6-311++G(d,p)的△E_(HOMO)-E_(LUMO)由气相-0.22755 a.u至水相中-0.24004 a.u,溶剂化能-13.02 kcal/mol,溶剂化能趋于稳定,表明十二胺分子的溶剂化效应采用B3 LYP/6-31+G(d,p)构型趋于稳定。采用B3LYP/6-31+G(d,p)对十二胺与水分子氢键超分子结构进行了研究,利用分子静电势(MEP)进行氢键及反应活性位分析,结果表明氢键作用是引起十二胺分子结构和性质变化的主要原因。研究结果对十二胺捕收剂在溶剂条件下对矿物的浮选机理认识具有一定的理论意义。     

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。     

Experiment and DFT studies on radioiodine removal and storage mechanism by imidazolium-based ionic liquid

In order to remove and store radioactive substances effectively, studies on the mechanisms of radioiodine captured by ionic liquids (ILs) with a fixed cation (1-butyl-3-methyl-imidazolium cation [Bmim]+) were carried out in experimental and theoretical methods. Fourier transform infrared attenuated total reflectance (FT-IR ATR) spectra of 2BP8HQ and ultraviolet–visible (UV/vis) spectroscopy were used to investigate the kinetic process of radioiodine removal by ILs in experiment. Corresponding theoretical investigations on the structures and formation mechanisms of ILs, bare anions and complexes as well as hydrogen bonds was carried using density functional theory. The electrostatic potential was used in configuration design and construction. Charge distribution was used to show the variation of atom charge density, Interaction energy and vibration frequency change were performed to explore possible mechanisms on the halogen bond formation between radioiodine molecule and bare anion or anion in ILs when radioiodine captured by ILs. In order to characterize halogen bonds both natural bond orbital analysis and atoms in molecules analysis were performed. Both experimental and computational results showed that radioiodine could be captured by ILs with a 1:1 mol stoichiometry. It was noteworthy that [Bmim][Br], [Bmim][I] and [Bmim][Cl], containing high radioiodine capture efficiency anions, were better candidates in removal and reliable storage of radioiodine for their capture efficiencies of over 80% in 5 h.     

A DFT study on the central-ring doped HBC nanographenes

Nanographenes (NGs) are a segment of graphene whose dangling bonds are saturated with hydrogen atoms, introducing different properties and promising applications. Here we investigate the electronic, thermodynamic, optical, and structural properties of four C₃₆X₃Y₃H₁₈ NGs (X = B, and Al; and Y = N, and P) based on the density functional theory calculations. It was mainly found that 1) BN-NG is planar molecule and the others are buckybowl-shaped ones, 2) The bowl-to-bowl inversion Gibbs free energies (ΔG^#) of buckybowl shaped NGs are very huge and the rate constant is very small, hindering the inversion, 3) The relative energetic stability order based on the standard enthalpy of formation (ΔH_f^°) is as BN > AlN > BP > AlP, which the BN, and AlN doped NGs are stable at room temperature but the BP and AlP doped ones are instable, 4) The electrical conductivity order of magnitude is inverse of that of stability, 5) An exciton binding energy is predicted in the range of 0.57–0.75 eV for the NGs which corresponds to Frenkel exciton type, 6) the NGs are not soluble in organic solvent in agreement with the experimental results and is partially soluble in water solvent with Gibbs free energy of solvation (ΔG_solv) in the range of −6.1 to −10.1 kcal/mol.     

卟吩内氢迁移反应机理的密度泛函研究

将密度泛函理论应用于卟吩内氢迁移反应机理的理论研究,计算反式卟吩trans-PH2和顺式卟吩cis-PH2的结构参数、总能量、电子密度和振动频率等参数。计算发现trans-PH2比cis-PH2的能量低29．13 kJ／mol(接近实验数据25．0 kJ／mol)。振动分析表明中间态TS-PH2只有一个虚频,而中间态SS-PH2有两个虚频,可以判定TS-PH2是分步反应机理的过渡态,而且同步反应历程比分步反应历程需要更大的活化能,因此可得出卟吩内氢迁移反应采用分步反应历程的结论。此研究表明,密度泛函理论的计算结果与实验数据能够较好地相吻合,能直观地表述卟吩内氢迁移反应的机理,从理论上解释了该反应采用分步反应机理。     

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.     

基于DFT和从头算方法的几个三元杂环化合物的理论研究

使用Gaussian94程序包和密度泛函方法(DFT)B3LYP以及从头算方法MP2在B3LYP／6-311 G**基组水平上,对4种三元杂环化合物环丙烷、环氧乙烷、环乙亚胺和硫杂环丙烷进行了全优化,其理论数据和文献数据符合得很好,这表明该方法是可靠的。接着,应用振动模式分析和电子布居分析对它们进行了研究,而且提供了一些热动力学数据。     

密度泛函方法的ZSM-5分子筛上苯与乙烯烷基化反应机理研究

采用密度泛函(DFT)方法对于ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应机理进行研究。选取了包含酸性质子的8T原子簇模型代表ZSM-5分子筛的部分结构。采用B3LYP/6-31G(d)水平从生成能与反应活化能角度对于烷基化反应发生时可能存在的2种联合机理和一种分步机理进行了计算与比较。结果表明,联合反应机理中乙烯的质子化和C-C键的形成同时发生,而分步机理开始于乙醇盐中间体的生成,随后与苯反应生成反应产物。分步机理中乙醇盐中间体生成步骤的活化能(124.55 kJ/mol)低于联合机理的反应活化能(168.98 kJ/mol和156.06 kJ/mol),而烷基化步骤的活化能(209.35 kJ/mol)高于联合机理的反应活化能,由此可以推断ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应时2种机理同时发生,存在竞争关系。     

一种MIMO-OFDM系统的信道估计算法

导频辅助的最小平方（LS）算法是MIMO—OFDM系统中常用的信道估计方法,特点是易于实现,但精度不高。基于最小均方误差（MMSE）的信道估计算法性能较好,但复杂度高,难以实现。提出了一种基于离散傅里叶变换（DFT）的信道估计算法,首先将LS信道估计循环前缀长度以外的时域响应值置零,然后选择重要路径,再通过计算参考导频的相位偏移量来进行补偿,最终实现信道的估计。算法能够满足一定的估计精度,且便于实现。仿真数据证明了算法的有效性。