电环化反应选择性规律的一种新解释--轨道转化-电子填充法

论述了前线轨道理论的HOMO轨道在解释电环化反应时所存在的不足，提出了决定电环化反应选律的关键因素不是轨道对称性守恒，而是能量最低原理的论点，依此给出了一种判断电环化反应选律的新方法一轨道转化-电子填充法，并以1，3-丁二烯和1，3，5-己三烯的关环反应为例说明新法的应用．     

群表示论研究环加成反应浅探

1965年,R.B.Woodward和R.Hofmann等人运用量子力学中的轨道之概念,总结大量有机物合成实验而得到轨道对称守恒原理.指出:“协同反应中,轨道对称守恒.”目前,从群表示论研究有机反应微观机理成为愈来愈重要的方法.本文用群的不可约表示,确立轨道对称性分类,判断反应的允许或禁阻.周环反应包括五种类型,电环化反应、环加成反应、σ迁移反应、鳌移变反应和基团迁移反应.这些反应各自的选择规律(后文简称选律),在有关著作中均有论述.本文试图从简单的环加成反应[2π 2π]、[4π 2π](即Diels—Alder反应推至[nπ 2π]、[nπ mπ]体系,而得出普遍之一般选律.     

分子轨道对称守恒原理的新发展——4n+2和4n规则的一般证明

本文根据分子轨道理论,讨论三类协同反应:电环化,环加成和σ-键迁移的选择定则。利用本征方程根与系数的关系,证明了所遵循的4n和4n+2规则。     

考虑太阳引力摄动的Halo轨道保持控制

研究了考虑太阳引力影响的地-月系统中绕L2点轨道的保持问题。在地-月系统圆形限制性三体问题的基础上,考虑太阳的影响,先用微分修正法得到飞行器的初始状态,然后根据方程的对称性,分别沿时间的负向、正向积分,得到绕L2点的闭合轨道。以该闭合轨道为目标轨道,根据模型的动力学特点,设计变结构滑膜控制律。仿真结果表明,该控制律能很快消除飞行器入轨时位置、速度的偏差,使飞行器在目标轨道上稳定飞行。该文的结果可应用于对月球背面的定点观测或中继站。     

Pt(Ⅱ)催化炔基氮丙啶合成环戊烷吡咯机理的密度泛函理论研究

用量子化学密度泛函理论B3LYP方法在6-311G(d,p)的计算水平上对Pt Cl2催化2-炔基-1-氮杂环己烷合成1,4,5,6-四氢化环戊烷吡咯的反应,进行了计算,找到两条主要的反应通道,最优势反应路径包括炔基的活化、氮丙啶的氮与炔基间的环化反应、环异构化、质子转移和催化剂解离5个步骤。Pt Cl_2催化作用的本质在于Pt~(2+)与炔基配位,能降低炔基反键轨道π*_(C1-C2)的能级,降低炔基反键轨道π*_(C1-C2)与氮丙啶的氮原子孤电子占据轨道LP-(2p)_N的能级差,使丙啶氮原子与炔基之间的环化反应势垒下降。     

NNK结构与其代谢机理和致癌性研究

目的从化学结构的角度研究4-(N-甲基-N-亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-丁酮(4-(methylnitro-samino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone,NNK)的代谢机理和致癌性。方法利用HyperChem计算化学软件,在扩展休克分子轨道法的基础上进行计算,分析计算结果,阐述NNK的代谢机理以及其致癌性。结果前线轨道的能量差很小,而且LUMO能量低于原子轨道能量,决定了NNK代谢反应既可以接受电子作为氧化剂发生还原反应,也可以提供电子作为还原剂发生氧化反应。电荷分布的局部集中,为亲电试剂的进攻提供了便利。无论是NNK还是其初级代谢产物,高风险诱变性和致癌性基团的存在是其具有潜在致癌性的基础。结论从计算结果可以对NNK的代谢机理和致癌性作出令人满意的合理解释。     

电漂移对托卡马克中高能粒子轨道的影响

通过数值求解漂移运动方程,对托卡马克中高能粒子运动轨道进行了研究.在HL-2A装置参数下,考虑电漂移对粒子运动轨道的影响,数值模拟了电漂移对粒子运动轨道影响.模拟结果表明,电漂移会使得氘离子的运动轨道出现一定程度的漂移,并且导致香蕉轨道宽度变窄.     

CuI催化炔基苯甲醛分子内环化反应的理论研究

应用量子化学密度泛函理论(DFT)和自洽反应场极化连续介质模型,在B3LYP/6-311G(d,p)计算水平上对CuI催化炔基苯甲醛和甲醇反应合成环烯基醚进行了理论研究.结果表明,甲氧基环内烯醚是热力学优势产物,其总反应包括炔基的活化,炔-羰环化反应、醇-羰亲核反应、质子传载反应和催化剂解离等步骤.炔-羰环化反应是速控步骤,CuI的催化作用使该步骤过渡态的相对吉布斯自由能下降了163.9 kJ/mol.CuI催化作用的本质在于,Cu与炔基配位,使炔基反键轨道π*C1-C2能级降低,使π*C1-C2与羰基氧原子的孤电子占据轨道LP-(2p)01的能级差减小.甲醇发挥亲核试剂和质子传载双重作用.     

AuCl_3催化羟基苯炔基酮合成氧杂螺酮的理论研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)B3LYP方法在6-311++G(d,p)基组的计算水平,对AuCl3催化羟基-苯炔基酮合成不饱氧杂螺酮的反应机理进行了理论研究.研究表明,该反应最优势路径包括炔基的活化、羰基氧与炔基碳亲核环化反应、螺碳的形成、双分子间的氢转移和催化剂解离等步骤.AuCl3催化作用的本质在于,Au(Ⅲ)与炔基配位后,降低炔基反键轨道π*(C1—C2)的能级,减小炔基反键轨道π*(C1—C2)与羰基氧原子孤对电子占据轨道2p-(LP)C=O的能级差,促进羰基氧原子的孤对电子向反键轨道π*(C1—C2)转移,使羰基-炔基之间的亲核环化反应势垒下降.另外,当用氢原子替代反应底物炔基上连接的苯基时,速率控制步骤的反应势垒升高,反应活性下降.     

PMO与两可亲核试剂的双重反应性——微扰理论在有机化学中的应用研究Ⅷ

本文介绍了用于分析电子授-受反应过程的普通微扰方程,通过考查反应过程的电荷控制和轨道控制,从而半定量地解释和预测了具有双重反应性的两可亲核试剂的反应选择性。 我们曾用分子轨道微扰理论的普通方程(GP方程)半定量地解释了某些环加成反应的反应性、周边选择性、次级效应以及烯烃和苯环的亲电反应性,本文试用类似的考虑方法,分析电子授-受过程的电荷控制和轨道控制,从而解释和预测具有双重反应性的两可亲核试剂的反应选择性。     

一氧化氮生成反应的课堂讨论和课外实践

通过“问题-探索-分析-结论”教学模式,引发学生的求知欲和探索未知的好奇心,激发学生主动学习的热情并牢固掌握所学的内容.结构化学教学中,氧气和氮气化合生成一氧化氮引起了学生的兴趣.为了加深学生对前线轨道的理解,课堂教学中讨论了该反应发生的条件.课外实践中,学生利用分子轨道理论计算验证了反应的机理,得出了一些有趣的结论.这次教学实践活动加深了学生对前线轨道理论的理解,同时增加了对分子轨道理论的认识和利用该理论探索化学现象的兴趣.     

顺式丁二烯及其一氟、一氯取代物电环化反应过程的量子化学研究

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法在6－311＋＋G**基组水平上研究了cis-1,3-丁二烯及其一氟、一氯取代物电环化反应过程的微观机理，优化得到了反应途径上的反应物、过渡态和产物的几何构型，通过振动分析对过渡态进行了确认，并对优化得到的单点在QCISD（T）水平上计算了能量。研究结果表明：cis-1,3－丁二烯的氟、氯代衍生物各有两种构象，且均能发生环化反应，两种构象环化的产物是一致的；亚甲基上外侧的氢原子被氟、氯原子取代后，有利于环化反应的进行。     

虎皮楠生物碱daphenylline的首次全合成报告

虎皮楠生物碱(Daphniphyllum alkaloid)是一大类从虎皮楠科植物中分离的具有化学、生物和生物合成等多方面研究意义的天然产物。李昂等发展了一条19步的合成路线,从4个结构简单的片段出发,反应完成了daphenylline的首次不对称全合成(Nature Chemistry 2013,5,679-684)。该合成主要的碳-碳键形成反应包括:金(I)催化的6-exo-dig炔烃环化反应以构建[3.3.1]桥环体系、分子内Michael加成反应以构建吡咯烷结构、光引发的烯烃异构化/6π电环化串联反应和随后的氧化芳构化反应以构建四取代苯环结构、自由基环化反应以构建七元环结构。这一工作将促进下一步的活性—靶点—机制的研究工作。     

三维空间中多飞行器的寻迹编队控制

研究了三维空间中动力学模型描述的多飞行器在一组给定平面简单闭曲线上的寻迹编队控制问题,其中智能体的动态和给定轨道都是在固定直角坐标系下描述的.首先,通过管状邻域定理扩展平面轨道函数法,设计寻迹控制律,并用不变性原理证明了寻迹子系统的稳定性.接着,根据轨道函数与弧长函数的关系来设计编队控制律,使得有向通信连接下的多飞行器沿着各自给定的轨道编队飞行,并且利用图论证明,当通信拓扑对应的有向图具有全局可达点时,设计的寻迹编队控制系统是渐进稳定的.最后,对5架飞行器的寻迹编队飞行进行了仿真,仿真结果证明了该方法的有效性.这种寻迹编队控制律可以应用于大范围区域的信息优化采集.     

用积分法推导开普勒第三定律的补充

根据椭圆轨道的闭合性，用基本积分法导出开普勒第三定律。     

考虑逃逸与俘获过程的行星际小推力轨道设计

提出一种包含逃逸和俘获阶段的行星际小推力全程轨道设计方法.该方法采用分步式设计思想,针对地球逃逸、日心转移和目标星俘获三段轨道的转移特点,分别采用加权组合控制律和混合法进行顺序设计,并基于拼接条件在地球和目标星引力影响球处完成不同轨道段间的拼接.该方法降低了多引力场穿越轨道动力学的强非线性,具有较高的计算效率和良好的收敛性.以地球-火星转移为例对设计方法进行了仿真计算,数值结果表明:该方法可有效用于行星际小推力转移任务的全程轨道设计.     

前线轨道理论在化学中的应用

前线轨道理论认为：分子在反应过程中是分子轨道起变化，优先起作用的是前线轨道，即分子中的最高被电子占有分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)，分子轨道的对称性特别是前线轨道的对称性在反应历程中起决定作用。     

4-氯代异喹啉类衍生物的合成与表征

在PdCl2／CuCl2／Cy2NH2Cl的催化体系中,邻炔基苄基叠氮可以顺利地发生亲电环化反应选择性合成3-取代-4-氯代异喹啉,产率38％-84％,其结构经1HNMR,13CNMR和GC-MS表征．该方法反应条件温和、操作简单,并且在产物骨架中引入卤原子,为新官能团的引入提供了途径．     

中性原子电负性的研究

应用中性原子的价层轨道能给出了计算中性原子电负性的公式，即原子价层轨道能的均方根值．应用该公式计算了100种元素中性原子的电负性，其结果与Pauling的电负值相当一致．     

Pd(Ⅱ)催化链状炔酮合成环外烯烃的DFT研究

用量子化学密度泛函理论的B3LYP方法,对[Pd(dppp)(H2O)2](BF4)2催化7-三甲基硅基-4,4-二乙酸乙酯基-6-炔-2-庚酮合成环外烯烃的反应机理进行了研究.对Pd原子采用LanL2DZ赝势基组外加一套f轨道极化函数,其极化系数为1.472;对C,Si,P,O和H用6-311G(d,p)基组.研究表明,前催化剂与乙醇溶剂反应生成的新催化剂催化链状炔酮加氢环化生成环外烯烃的最优势路径包括炔基的活化、氢活化和加氢过程、C—C环化反应、水分子上的氢转移以及催化剂解离等步骤,C—C环化反应是该机理中的速率控制步.新的Pd(Ⅱ)金属络合物催化作用的本质在于,Pd(Ⅱ)与炔基配位,使吉布斯自由能下降64.10kJ/mol,电荷分布发生改变,叁键C(1)≡C(2)被削弱,炔基活化.