单参数法估算取代苯胺的pK_b值

用密度泛函理论方法 DFT/B3LYP与基组6-31+G(d,p),优化了15种苯胺和取代苯胺分子结构,发现苯环氨基上氢原子的自然原子轨道电荷(NBO)值与其实验碱式电离平衡常数(pKb)值之间具有良好的线性相关性,普遍比其原子核静电势电荷(ESP)值拟合较好.计算了17种未知pKb值的取代苯胺化合物的NBO参数,代入拟合出的线性参数方程,发现与流行软件ACD-Labs 6.0检索得到的取代苯胺的pKb实验值非常接近,相对误差(SD)小于±0.1%。     

单参数法估算取代吡啶的电离常数和分配系数

用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21G基组,优化了24种已知取代吡啶类分子结构,发现吡啶环上氮原子的自然原子轨道电荷(NBO)值与其实验电离常数(logK a)值和正辛醇-水分配系数(logP)之间均存在较好的线性关系(R1=0.98,R2=0.88)。计算了10种未知logK a/logP值的多取代吡啶化合物的NBO参数,代入拟合出的单参数线性方程,发现与流行软件ACD Lab 6.0预测得到的多取代吡啶的logK a/logP值接近,相关系数R在0.80~0.90之间,相对偏差在1%~3%之间。     

用静电势电荷预测达格列净衍生物溶解度和光谱

基于密度泛函理论(DFT)和密度泛函活性理论(DFRT)和方法(MO6-2X/6-31+G**),利用软件Chemoffice 2004分子建模,用Gaussion 09W软件优化分子结构,用ACD Lab 6.0软件预测新型降糖药达格列净分子及其衍生物分子的水溶液溶解度参数等,优化了16种降糖药达格列净及其衍生物的结构,得到了桥头O原子的密立根电荷(Mul-O),桥头O原子的自然原子轨道电荷(NBO-O),桥头O原子的静电势电荷(ESP-O)和桥头O原子的海秀巴赫电荷(HIR-O)。探讨了常见的10类基组和泛函对ESP电荷值的影响。对比分析其它种类电荷数据发现,桥氧原子的ESP-O电荷与达格列分子及其衍生物水溶液的分子溶解度存在较强烈的线型关系(y=3.699+24.66x,R=0.929)。基于密度泛函理论与方法(DFT B3LYP/sto-3 g),对比展示了药达格列净及其单取代衍生物的三大分子吸收光谱(红外光谱,拉曼光谱和紫外吸收光谱)的差异,并表征了它们的峰位和峰型。     

用Hirshfeld电荷预报取代苯胺的logP值

用密度泛函活性理论与方法(DFT/B3LYP)及基组6-31+G(d,p),优化了20种苯胺及其取代苯胺分子的几何结构。结果发现,苯环胺基上N原子的Hirshfeld电荷值(HIR)与其实验油水分配系数(log P)值之间具有良好的线性相关性,普遍比其H原子拟合核静电势电荷(ESP)值以及自然电荷值(NBO)拟合的好。计算了20种未知log P值的取代苯胺化合物胺基的11N原子Hirshfeld电荷值,归入拟合出的最佳线性参数方程式,发现与商业软件ACD/Labs6.0预测得到的多取代苯胺及其衍生物分子的log P预测值非常接近,相对偏差(SD)小于±0.15%.     

基于自然原子轨道电荷的取代苯甲酸pK_a值预测

采用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21+G(d)基组,优化了21种单取代苯甲酸分子结构,发现羧基上氧原子的自然原子轨道电荷(NBO-O)值与其实验pKa值之间存在良好的线性关系(R=-0.973 6),比其原子核静电势电荷(ESP-O)值拟合的要好。计算了20种典型未知pKa值的单和多取代苯甲酸化合物的NBO参数,代入拟合出的优势线性参数方程,发现其预测值与流行软件ACD Lab 6.0预测得到的单和多取代苯甲酸的pKa值非常接近,最大偏差ΔpKa小于±0.03,且新方法可以估测到pKa值小数点后3位数。     

基于自然原子电荷的取代苯酚酸pK_a值预测

采用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21G+(d)基组,优化了20种单取代苯酚酸分子结构,发现羟基上氧原子的自然原子轨道电荷(NBO-O)值与其实验p Ka值之间存在良好的线性关系(R=-0.973 6),比其原子核拟合的静电势电荷(ESP-O)值相吻合的要好(R=-0.8998)。计算了20种典型未知pKa值取代苯酚酸的自然原子轨道电荷(NBO)参数,代入拟合的优势线性参数方程,发现与ACD/Lab 6.0软件预测得到的取代苯酚酸pKa值较接近,其最大偏差±0.200,且新方法可估测酚类分子的p Ka值至小数点后三位数。     

基于静电势电荷的抗击埃博拉病毒新药物法匹拉韦及其衍生物水溶解度logS值预测

运用分子中的原子理论(AIM),探讨了以法匹拉韦分子羰基氧原子值为目标,测试了不同基组和泛函选择的依赖性。然后用密度泛函理论(DFT B3LYP)和6-31+G(d,p)基组,优化了20种法匹拉韦及其常见衍生物的分子结构,分别得到11号羰基氧的密立根电荷(MUL-O)、自然原子轨道电荷(NBO-O)、何秀巴赫电荷(HIR-O)和静电势电荷(ESP-O)值,发现11号氧原子的ESP-O电荷值与用ACD Lab6.0预测出来的log S值相关性最好,相关系数达0.986;计算了法匹拉韦及其11种未知衍生物的ESP-O电荷值,代入相关最佳线性方程,发现所得结果与ACD Lab6.0预测结果十分接近,最大误差绝对对数值仅为0.08;分子的静电势图也显示法匹拉韦及其甲基法匹拉韦发挥其药理毒理作用可能的部位在电负性强的羰基氧原子上。     

甲基取代三苯胺类化合物的合成

以氯化亚铜、1,10-邻菲咯啉为催化剂,二苯胺及其衍生物与对碘甲苯经U llm ann反应合成了4-甲基三苯胺(MTPA)、4,4′-二甲基三苯胺(DMTPA)和4,4,′4″-三甲基三苯胺(TMTPA),收率分别达到了94.61%、94.76%和94.93%,产物的HPLC纯度都高于99.50%,并用红外光谱、元素分析及质谱对产物结构和组成进行了鉴定。     

密度泛函理论研究总姜黄素的结构和性质

采用量子化学软件Gaussian03在B3LYP/6-31+G(d)水平下使用密度泛函理论方法优化3种姜黄素的分子结构并计算频率。根据前沿分子轨道理论及原子净电荷等量化参数,分析了化合物的结构与活性关系。     

多氯代二苯胺部分热力学性质的理论计算

采用密度泛函理论方法,使用B3LYP/6-311G**基组,全优化计算得到了209个多氯代二苯胺(PCDPAs)系列化合物的热力学参数。根据等键反应原理,计算了PCDPAs的标准生成热和标准生成自由能。根据各组异构体相对标准生成自由能的大小,得到同分异构体的相对稳定性。同时发现,PCDPAs的熵与氯原子的取代位置和取代个数之间存在很高的相关性。     

Catalytic hydrogenation of benzene to cyclohexene on Ru(0 0 0 1) from density functional theory investigations

The catalytic hydrogenation of benzene on transition metal surfaces is of fundamental importance in petroleum industry. With the aim to improve its efficiency and particularly the selectivity to cyclohexene, in this contribution we perform periodic density functional theory calculations to determine the potential energy surface in the hydrogenation of benzene on Ru(0 0 0 1). By following the Horiuti–Polanyi mechanism with a step-wise addition of hydrogen adatoms, we investigate the adsorption of all the possible reaction intermediates and identify the most favored adsorption configuration for each intermediate. In particular, the most stable isomer for the same C₆H_n (n = 8, 9, 10) species are revealed as the most conjugated isomers, which are consistent with those in the gas phase. The elementary hydrogenation reactions of the most stable intermediates are then investigated under different H coverage conditions: the reaction barriers are calculated to be 0.68–0.97 eV at the low H coverage and 0.32–1.14 eV at the high H coverage. The high H coverage reduces significantly the overall barrier height of hydrogenation. With the determined pathway, we propose that the hydrogenation of benzene on Ru(0 0 0 1) follows the mechanism with the step-wise hydrogenation of neighboring C atoms in the ring, i.e., 1–2–3… hydrogenation. The selectivity to cyclohexene on Ru is also discussed, which highlights the importance of the π mode adsorption of benzene and also the adverse effect of secondary reaction process involving the readsorption and hydrogenation of cyclohexene.     

Theoretical studies of IM-12 zeolite for acidic catalysts

We theoretically investigate the properties of the IM-12 to address a catalyst for acidic conversion reaction of larger organic molecules. The acidic characteristics of the IM-12 are investigated by density functional theory (DFT) considering both the local density and generalized gradient approximations, LDA and GGA, respectively. Based on quantum mechanical (QM) calculation results, we find that the zeolite with Al element prefers the tetrahedral (T) sites, T4 and T6, when replacing Si in IM-12 framework. Isomorphously substituted IM-12 on the T4 and T6 sites by B, Al, and Ga is studied, respectively. Both of the sites give the Brönsted acidity order: B–IM-12 < Ga–IM-12 < Al–IM-12, which is the same as other zeolites. The calculated NH₃ adsorption energies are compared with the calculated and experimental results of H–[Al]MOR [M. Elanany, D.P. Vercauteren, M. Koyama, M. Kubo, P. Selvam, E. Broclawik, A. Miyamoto, J. Mol. Catal. A 243 (2006) 1; C. Lee, D.J. Parrillo, R.J. Gorte, W.E. Farneth, J. Am. Chem. Soc. 118 (1996) 3262]. Molecular dynamics (MD) results show that IM-12 zeolite allows the large molecules such as diisopropylbenzene (DIPB) and triisopropylbenzene (TIPB) to diffuse faster than those in MOR zeolite and IM-12 may have significant selectivity for TIPB over DIPB. We conclude that the IM-12 with Al impurity would be a good candidate for large organic molecule acidic conversion reaction.     

用自然原子轨道电荷估测取代吡啶的pK_a值

使用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21G基组,优化了24种取代吡啶类分子结构,发现吡啶环上氮原子的自然原子轨道电荷(NBO)值与其实验pKa值之间存在良好的线性关系(R=-0.623 23),比其原子核静电势电荷(ESP)值拟合的好。计算了12种未知pKa值的多取代吡啶化合物的NBO参数,代入拟合出的线性参数方程,发现与流行软件ACD Lab 6.0预测得到的多取代吡啶的pKa值非常接近,最大偏差ΔpKa小于±0.07,新方法可以估测到pKa值小数点后3位数。     

二咪唑二甲酸合铜光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT B3LYP)方法,对配合物CuL2及其阴离子进行了结构优化,频率计算,并分析了配合物的电荷布局。在优化得到的稳定构型基础上,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)对配合物及其阴离子的电子结构进行计算,获得其吸收光谱。结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是在配体4,5-咪唑二甲酸(L)与中心金属之间的电荷转移,电子从中心金属Cu转移至含N和O的4,5-咪唑二甲酸配体上。