环己烷及取代环己烷构象的教学探讨

在学习环己烷构象时,很多学生不能正确地写出环己烷的椅式构象,也无法正确地表示直立键和平伏键的位置.针对这些问题,本文简单介绍了一种简单书写环己烷椅式构象的方法,并讲述了如何正确快速地表示直立键和平伏键的方向的教学技巧.此外,本文还介绍了书写取代环己烷稳定构象的教学方法.这些方法在教学中体现了预期的效果.     

环己烷及其衍生物的构象分析

构象分析就是用化合物的基态、过渡状态和激发态的构象来分析化合物的物理性质和化学性质。它所包括的内容十分广泛,如化合物的稳定性、反应活性以及对反应历程的讨论等等。本文只讨论环己烷及其衍生物的构象分析,这在理论和实践上都是重要的。环己烷及其衍生物的许多化学反应都要经过构象分析来确定其主产物,下面仅就几类重要的化学反应进行讨论:     

二(2-吡嗪)胺的构象及量子化学计算

为了对合成新型结构和性质的含氮杂环胺类化合物与金属生成的配合物提供指导,对含氮杂环化合物二(2-吡嗪)胺(Hdpza)进行了构象计算研究,用量子化学方法计算了化合物的稳定性、原子电荷布居、前线轨道组成及能量,得到了最稳定的分子构象信息。这些构象中2个吡嗪环平面的取向有3种方式:anti-anti、anti-syn及syn-syn,与实验得到单晶结构的分子构象基本吻合。     

系列醇胺类分子构象和分子内氢键研究

系列醇胺类分子内可能存在的所有稳定构象和分子内氢键:得出该系列分子中分子内氢键对各构象的稳定性有着实质性的影响,含有O-H…N型氢键的构象最稳定;含有其它类型的氢键,如N-H…O或者C-H…O,稳定性次之,不含有氢键的构象最不稳定;并且含有的O-H…N型氢键导致构象第一电离能值的增加,解释了系列醇胺类分子光电子能谱第一电离谱带随着温度升高而移动的现象.并且发现当胺基上面的氢被甲基化时,表现出强烈的甲基取代效应.     

环己烷衍生物教学中的难点——优势构象问题

对于环己烷衍生物教学中的重点、难点——优势构象问题，提出了把环己烷椅式构象中直立键或平伏键排列规律和环己烷取代基闻相互关系结合起来解决此难题的方法．     

尼克酰胺核苷构象稳定性的理论研究

采用从头算(HF与MP2)和密度泛函理论(DFT)方法,在3-21G 和6-31+G?水平上研究了尼克酰胺核苷(NR)的构象.分别探讨了在气相及液相(水和氯仿)中 NR 分子和一水合物异构体的相对稳定性,分析了溶剂分子的参与对NR异构体的相对稳定性和几何结构参数的影响.结果表明：孤立的NR分子在气相中存在36种稳定构象,其中最稳定的为南式构象NR-S,而最稳定的北式构象为NR-K’,能量比前者高出10.6 kJ/mol (ΔG298K).NR 分子中酰胺基团优势构象为反式,ω,P 或γ参数的改变可以为 NR 分子提供大约8.4~23.7 kJ/mol(ΔG298K )稳定化能.不管是南式还是北式褶皱,最稳定 NR 分子构象中都存在多根分子内氢键,且5’-OH 基团都为顺式构象(γ≈-63°).溶剂效应使一部分NR分子构象相对稳定性降低,而一部分则升高,改变了NR分子各构象的相对稳定性顺序.水分子的加入与酰胺基团结合形成氢键,对NR分子的构型影响较大,而与糖环上羟基结合形成氢键,则影响较小.     

5-取代丙二酸亚异丙酯构象的量子化学研究

5-取代丙二酸亚异丙酯衍生物构象目前还有争议,我们用半经验分子轨道的MNDO方法对其三种有代表意义的分子进行了量子化学计算,得出一些有意义的结果。确定5-(甲基)丙二酸亚异丙酯的稳定构象为椅式;5-(甲酰甲基)丙二酸亚异丙酯的稳定构象为船式;5-(肟基)丙二酸亚异丙酯的稳定构象为信封式,并对不同构象的成因作了探讨。     

水杨醛甘氨酸Schiff碱的从头算构象研究

运用从头算HF方法对水杨醛甘氨酸Schiff碱的构象进行了理论研究.结果表明,C=N键与苯环的共轭以及分子内弱相互作用是分子能量降低的2个重要结构因素.在各存在形态的所有最稳定构象中c=N键均与苯环共轭,均至少存在1条H14的弱氢键.酸式结构最稳定构象羧基上羟基氢H22背离大共轭平面;酸根形态的稳定构象羧基与苯环共面形成平面分子,且存在2条氢键;钾盐酚式最稳定构象羧基螯合成键,而醌式最稳定构象为平面分子,羧基单齿成键,且存在H14的2条弱氢键.由于具有很大的能量优势,水杨醛甘氨酸Schiff碱在水中的主要存在形态为酸式,该结论与其水溶液的实验研究结果一致.     

对于取代环已烷的构象分析的讨论

众所周知,环已烷的椅式构象较船式构象稳定:在环已烷的椅式构象中,各种氢原子间的距离:     

HMO理论在芳杂环聚合物中的应用(Ⅰ)——计算非醚聚苯基喹噁啉的模型化合物的π分子轨道能量

决定高分子化合物热稳定性的因素很多,除了化学结构以外,分子量大小、分子量分布、交联情况和结晶程度等都和热稳定性有密切的关系,但化学结构是最基本的决定性因素,分析一下各种高分子化合物的化学结构(例如主链是链状的,还是环状的;芳烃还是非芳烃;键能大小等),就可以初步得出高分子化合物热稳定性的大致规律。此外有人用Monte Carlo模拟(一种随机模拟)研究梯型聚合物的稳定性,结果证明梯型聚合物比链状聚合物稳定。现在我们用HMO(Huckel Molecular Oribital)理论计算芳杂环聚合物的模型化合物基态时成键π电子的总能量,并换算成每个成键π电子的平均能量,以此比较不同模型化合物的稳定性,从而再推论重复单元和模型化合物基本上相似的高分子化     

ππ电荷转移络合物的理论研究

用量子化学CNDO/2方法对顺丁烯二酸酐与甲苯、苯、丁二烯和异戊二烯的电子施受络合物的构象进行了研究。结果表明,最稳定的络合物构象是相互作用的两个分子平面互相平行的重叠式,平面间距在0.165～0.178nm之间。构象优化的能量极小对应着电荷转移的极大,因此,在电子施受络合物中,电荷转移起着决定性作用。计算的络合物的稳定性与络合常数的实验值的顺序一致。     

一价组胺阳离子结构和性质的计算化学研究

应用第一原理电子结构方法计算了侧链质子化的一价组胺阳离子的各种可能的构象,并且根据所计算的相对吉布斯自由能得到气相和溶液中的最稳定构象.所有的计算结果都表明,无论在气相还是溶液中,g3H构象的相对自由能都是最低,也就是说无论在气相还是溶液中g3H都是最稳定的构象,只不过由于溶剂化作用在水溶液中各个构象之间的自由能差减小,并影响了各个构象在气相和溶液中的相对比率.所得到的这些结构信息对将来计算组胺和各种生物大分子之间的相互作用具有很好的参考价值.     

酰基吡唑啉β-二酮配体的结构和配位性能研究

利用Sybyl6.3软件，对1－苯基－3－甲基－4－（邻－甲酰基苯甲酸）－2－吡唑啉－5－酮（化合物A）和1－苯基－3－甲基－4－（顺－乙酰基丁烯酸）－2－吡唑啉－5－酮（化合物B）进行了分子力学计算，得到其酮式、环烯醇式和链烯醇式的最低能量构象分子。并利用MOPAC程序中的PM3方法对这两种化合物六种不同构型的分子进行了量化计算和配位性能研究。结果表明这两种化合物均具有较好的配位能力，且以链烯醇式构型最稳定。     

动力系统中的回复运动

讨论动力系统中Poisson稳定运动及Lyapunov稳定性的性质及它们之间的关系,得到有关Poisson稳定运动的结果,在一定程度上推广了文献[3]的结论。     

二氨基硫脲双席夫碱S-顺反构象的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法对选定的31种取代苯甲醛双缩二氨基硫脲席夫碱的空间结构进行了优化和能量计算,并讨论了不同构象的相对稳定性及其影响因素.结果表明:大部分情况下,该类化合物三种S-构象异构体的相对稳定性次序为:S-顺反>S-反反>S-顺顺,主要优势构象为S-顺反式.溶剂和溶剂化效应对其相对稳定性产生一定的影响,但并不改变其相对稳定性排序,溶液极性越强,构象稳定性越大.不同的取代基对同种构象的稳定性影响不同,但呈现出明显的规律性.     

有机金属化合物中二级化学键的理论研究(Ⅵ)--二级化学键生成的半经验分子轨道(MOPAC)方法的研究

应用半经验分子轨道(MOPAC7.0软件包中的AM1和PM3)方法,对一些有机金属汞化合物进行了探讨和研究.通过总能量和生成热的比较可知,由于分子内的二级化学键的生成,分子cis-ClHgCHCHCl和o-C6H4HgCl2的能量较低,更稳定.对于含Ph和CN基团的一系列有机汞化合物,通过计算其内旋转能垒中的初始构象和能谷构象可知,由于Hg与Ph和CN之间的二级化学键的生成,其初始构象更趋稳定.     

层状杂合物(C12H25NH3)2CoCl4晶体相变的结构

用不同温度下的X射线衍射谱和红外谱对(C12H25NH3)2CoCl4晶体的相变结构进行了表征,结果显示:相变温度在98～145 ℃之间,且相变是可逆的;相变前后晶体都为层状结构,无机层在相变前后保持相对稳定,但有机链的构象发生了变化,即链中的C-C键发生了从全反式键到旁式键的变化,致使高温相层间距比低温相增大.根据实测得的高温相下层间距大小,认为该晶体高温相下有机链最可能的构象为全旁式构象.     

高铁酸钾氧化降解苯酚过程中无机盐的影响

研究了无机盐对高铁酸钾去除苯酚的影响,考察了盐的用量与苯酚的去除率之间的关系。通过对比分析得出:高铁酸钾氧化去除有机物与加入的盐类在溶液中电离后阳离子的存在状态、高铁酸根的质子化程度和高铁酸钾的稳定性等因素有关。     

椅式环己烷构象中a键e键位向的快速判定法及其应用

本文提出了椅式环己烷构象中a,e键位向判定的两种方法,即参照邻碳判定法和参照平面判定法,同时提出了a键的位向遵守相同性原则和e键的位向遵守相异性原则。最后列举了三个应用实例。     

利用光谱技术定量研究蛋清溶菌酶结构与功能关系

通过对蛋清溶菌酶(hen egg white lysozyme,HEWL)热处理过程中圆二色谱(CD)和紫外差谱(UV diff.)信号测定,利用蛋白质去折叠二态转变模型,对CD和UV diff.信号进行最小二乘法非线性拟合,定量获取蛋白质稳定性热力学数据.实验结果表明:随pH下降,蛋白质构象稳定性降低.功能性质分析发现:随pH下降,HEWL的酶活性降低,但表面活性(乳化性和乳化稳定性)升高.进一步,将蛋白质构象稳定性(ΔG_(25℃,water))数据和酶活性、乳化性和乳化稳定性数据进行相关性分析发现:蛋白构象稳定性与酶活性、乳化活性和乳化稳定性呈较好的相关性.这些结果说明:蛋白质构象稳定性降低引起蛋白质柔性增加,使其铺展到油水两相界面能力提高.该研究为从分子水平定量研究食品蛋白结构和功能关系奠定了基础.