1-(4-硝基苯基)-3-(5,6-二甲基-1,2,4三氮唑)-三氮烯质子迁移的理论研究

采用密度泛函B3LYP在6-31G*基组下,对有机显色剂1-(4-硝基苯基)-3-(5,6-二甲基-1,2,4三氮唑)-三氮烯(NPDMTT)的各种可能结构进行质子迁移的3种可能途径:(a)分子内质子迁移,(b)水助质子迁移,(c)甲醇助质子转移的计算,得到了各种途径异构体的相对能,获得了它们的互变异构过程的活化能、活化吉布斯自由能和质子转移反应的速率常数等性质。计算结果表明,分子内质子转移形成的各种异构体相对能量较大,当水分子或甲醇分子参与反应时,异构体的相对能量明显减小,但无论是孤立分子、一水合物还是一甲醇合物,其最稳定的异构体都相同,均为A2。溶剂化效应对异构化能垒的影响较大。最稳定的异构体分子内质子转移在N11和N13间转移的速控步骤的活化能为130.9 kJ.mol-1,反应速度常数为2.172×10-11s-1;当水分子参与反应以双质子转移机理异构化时,活化能显著降低,有利于三氮异构化,其中异构体质子在N11和N13间转移的速控步骤的活化能为22.55 kJ.mol-1,反应速度常数为3.617×107s-1;当醇分子参与反应以双质子转移机理异构时,活化能减小得更多,其中异构体质子在N11和N13间转移的速控步骤的活化能为2.384 kJ.mol-1,反应速度常数为9.032×1011s-1。计算结果还表明,氢键作用在增大NPDMTT一水合物和NPDMTT一甲醇合物相对稳定性、降低质子转移异构化反应活化能等方面起着重要作用。     

理论计算5-氟尿嘧啶三水复合物质子转移的异构化

为了研究5-氯尿嘧啶三水复合物异构体的相对稳定性和异构体之间的转变机理,以至于了解药理性质,对实验进行指导,故本文采用密度泛函B3LYP/6-311+G(d,p)法,研究计算5一氟尿嘧啶6种三水复合物的稳定性及质子转移而引起的双酮式-双醇式或酮醇式互变异构的反应机理,获得零点能、总能量及质子转移过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和速率常数等参数.IPCM反应场溶剂模型用于计算水相.本文与文献[9]的区别在于重点研究3个水分子存在下及三水复合物在整体溶剂中的质子专移规律,而文献[9]仅讨论了分子内和-水催化时的规律.本文证明在三水复合物中,双酮式Fu1a-3w最稳定,与已有实验结果相符.由双酮式三水复合物通过双质子转移向双醇式或酮醇式异构化中,找到3条反应通道(P1,P2,P3),其速控步骤活化吉布斯自由能分别为71.6、74.3和83.6kJ·mol-1,是文献报道分子内质子转移所需活化能垒的近三分之一,却均比文献报道-水催化所需活化能垒高.还表明,整体溶剂效应使三水复合物(FU6-3w除外)的偶极矩均增大且质子转移所需活化能垒也相应增大,质子转移反应反而更困难.     

1-吡啶-3-[4-(苯基偶氮)苯基]-三氮烯异构体基态和激发态电子结构和光谱性质理论研究

采用B3LYP/6-310*方法,对1-吡啶-3-[4-(苯基偶氮)苯基]-三氮烯(PYPAPT)各异构体进行优化,同时用ab initio HF单激发组态相互作用(CIS)法在6-31G*基组上优化各异构体最低激发单重态几何结构,并探讨了其分子结构与能量的关系,计算结果表明:(1)所有基态异构体基本保持Cs对称性,各原子基本处在同一平面中,而激发态各异构体分子的共轭性不如基态分子,在激发态分子中与偶氮相连的另一苯环与三氮烯及与其相连的苯和吡啶环都不在一个平面;(2)无论在气相中还是在二氯甲烷(DCM,ε=8.93),乙醇(EtOH,ε=24.55)和乙腈(ACN,ε=36.64)溶剂中,基态时PYPAPT主要以M11存在,激发态时为J11较稳定。运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了PYPAPT基态和激发态各异构体在溶剂中的吸收与发射光谱,研究了溶剂模型对理论光谱的影响。计算结果表明,PYPAPT各异构体基态和激发态的HOMO和LUMO都是离域π键,随着溶剂极性的增强,HOMO和LUMO轨道能量都逐渐下降。理论电子光谱证实,PYPAPT各异构体的吸收光谱随溶剂极性的增强略微红移,吸收强度也有微弱升高;最...     

6-巯基嘌呤质子转移异构化的量子化学计算研究

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平上对6-巯基嘌呤质子转移引起的硫酮式与硫醇式互变异构反应机理进行了计算研究,获得了互变异构过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和质子转移反应的速率常数等参数。计算结果表明,6-巯基嘌呤无论是孤立分子还是一水合物,其硫酮式TP2是最稳定的异构体。计算结果同已有实验结果相符。由硫酮式通过分子内质子转移向硫醇式异构化找到4条反应通道(P1,P2,P3,P4),各通道的活化能分别为114.0,133.9,128.0,95.1 kJ·mol~(-1)。当水分子参与反应以双质子转移机理异构化时,活化能垒显著降低,各通道的活化能依次降为51.2,63.0,70.5,42.8 kJ·mol~(-1),可见,水助催化有利于硫酮式向硫醇式转变。计算结果还表明,氢键的强弱对TP2一水合物的稳定性会有一定的影响。     

用密度泛函理论研究苦参碱质子转移的异构化

采用密度泛函B3LYP/6-311G(d,p)方法和分子内质子迁移及水助质子迁移2种途径,计算苦参碱酮式与烯醇式互变异构反应,得到各异构体和过渡态的结构及变化过程中的活化能、反应焓、活化吉布斯自由能等性质。结果表明:苦参碱结构中有3个椅式和1个近扭船式六元环。无论是孤立分子还是一水合物,其酮式是最稳定结构。水助质子迁移可以大大降低反应活化能,其氢键起重要作用。得到了非平面四元环及六元环的过渡态,其碳原子杂化方式均为sp~3。     

米力农互变异构的理论计算

采用B3LYP/6-311G(d,P)法,分析米力农分子的酮式与烯醇式构型的构象.再采用相同方法,在气相和水相中计算并考察烯醇式与酬式结构互变时,质子迁移的两种可能途径:(a)分子内质子迁移,(b)水助质子迁移.结果表明,后者所需的活化能较小,氢键在降低反应活化能方面起重要作用,PCM溶剂化对分子几何结构参数和反应活化能的影响较小.     

3-卤代吲唑水助质子转移反应机理的理论研究(英文)

在密度泛函B3LYP/6-311G**理论水平上,对气相和水相中3-卤代吲唑瓦变异构体进行几何构型伞自由度优化,获得它们在气相和水相中的几何结构和电子结构,PCM反应场溶剂模型用于水相计算.结果显示在气相和水相中,3.卤代吲唑的N1-H形式比N2-H形式稳定.探讨了不同的3-取代基团和溶剂化效应对互变异构体的几何结构,能量,电荷分布以及互变异构反应活化能的影响等.进一步研究了3-卤代吲唑水催化质子迁移的反应机理,提出了平面五元环的过渡态结构.     

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.     

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。     

(E)-N-(4-氨基正丁基)-3-(3-羟基-4-甲氧基-苯基)丙烯酰胺顺反构象异构化的理论研究

在HF/6-31G(d)水平上寻找(E)-N-(4-氨基正丁基)-3-(3-羟基-4-甲氧基-苯基)丙烯酰胺的顺反构象异构化的过渡态,计算得到了顺反异构化的势垒,揭示其在常温下反式和顺式异构体可迅速转化,但顺式异构体占绝大部分。在B3LYP/6-311 G(2d,p)水平上用GIAO方法计算两种异构体的~1H和~(13)C NMR的化学位移,通过对理论计算值与实验值的统计分析,显示顺式构象的计算值与实验值较为接近,实验结果证实了理论推断的正确性。