取代苯氧乙酰硫脲类嘧啶衍生物的结构与活性

为揭示标题化合物结构与活性的关系,采用量子化学AM1方法对10种取代苯氧乙酰硫脲类嘧啶的生物进行了量子化学计算,根据计算结果分析了10种化合物的生成热,总能量,分子轨道能级差,电子结构等与活性的关系,得出了当X,Y,Z相同,Rn不同时,生成热越小,总能量越高,分子轨道能级差越小化合物的活性越大,负电荷集中的原子上荷负电越多,正电荷集中的原子荷正电越少化合物的活性越大,化合物桥键上两个N－C键的键长越长,键越易断裂,活性越高的结论。     

二-邻羟基苯基腈合镍（Ⅱ）配合物的合成和晶体结构

用微波辐射方法合成了配体邻羟基苯基腈,该配体与氯化镍反应制得标题化合物,通过单晶X射线衍射法确定了该配合物结构.标题化合物是单斜晶系,空间点群为P21/c,晶胞参数a=1.294 2(2),b=0.583 94(10),c=0.81142(14)nm;β=95.532(3)°,V=0.610 37 nm3,Z=2,Mr=294.93,Dc=1.605 g/cm3,μ=1.586 mm-1,F(000)=300,R=0.064 2,Rw=0.180 9.标题化合物是一个单核配合物(C14H8N2O2Ni),其中镍原子的配位环境为平行四方型.O—Ni和N—Ni的键长分别是0.183 5(4)nm和0.185 8(5)nm,C N的键长是0.130 3(8)nm.     

噻唑烷并手性口恶唑硼烷催化剂结构和性质的量子化学研究

采用量子化学从头计算方法研究了噻唑烷并手性口恶唑硼烷催化剂及其硼烷加合物的结构和性质.选用Hartree-Fock方法在6-31g基组下进行了全优化计算,并计算了催化剂及其加合物的红外振动光谱.催化剂具有扭曲的椅式构型,与硼烷在N原子处配位形成加合物,反应是放热的.加合物的形成,一方面使得催化剂上B原子所带正电荷增加,有利于与酮羰基氧的配位反应进行;另一方面使得BH3中B-H键被削弱,有利于后继反应中H 从BH3到酮羰基碳的转移,从而增强了催化反应的活性.     

Au－Si6－Au纳米结点电子输运行为的理论计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对Si6原子链与两半无限Au(100)－3×3电极耦合构成纳米结点的电子输运行为进行了理论模拟,对结点在不同距离下的电导、结合能进行了计算,结果得到当两电极距离为2.219 nm时,结点结合能较大,结构比较稳定,此时Si－Si平均键长为0.213 nm,Si－Au键长为0.228 nm.对于稳定结构结点,平衡电导为1.093 G0,电子主要通过Si原子的px与py态电子形成的π键进行传输;在－1.2～1.2 V的电压范围内,Si原子链导体具有比较稳定的电导,表现出类似金属的导电特性,其I－V曲线近似为直线关系.     

富铁硼化物t-Fe3B的价电子结构分析

用键距差方法计算了四方结构的Fe3B的价电子结构.结果表明:|ΔD|=0.003 50 nm,3个Fe原子分别为甲种9,11和10阶,B为5阶.在α-Fe中,Fe处于甲种第8阶,说明在Fe3B中Fe原子状态相对纯元素发生了改变;最强的键不是在Fe—B之间,而在B周围9个原子配位团网络中,在Fe—Fe之间的键长为0.705 9 nm,Fe—B间最强键的键长为0.416 3 nm.     

碳硅原子链电子输运性质的理论计算

以C-Si-C-Si直线原子链与Au(100)-3×3电极耦合所构成的纳米结点为研究对象,用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对结点的电子输运进行了理论模拟.计算结果得到:当2电极距离为1.686 nm时,纳米结点体系总能量最低,结构最稳定,C-Si平均键长为0.166 nm,此时结点的透射系数为0.627,平衡电导为0.627 G_0,电子传输通道主要由碳、硅原子的p电子轨道形成的π键所构成;在电压为0～1.0 V时,纳米结点稳定结构的电导随着外偏压的增大而减小.     

“金属-Si原子链-金属”纳米结点电子输运性质的计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数,以5个Si原子构成的直线链,及其与2个半无限长Au(100)-3×3电极相连接构成的金属-原子链-金属"三明治"模型为研究对象,对该结构的纳米级结点的电子输运进行了计算.结果表明,在两极距离dz=1.95~2.39nm的拉伸过程中,结点电导值有数量级的变化.当dz=2.03nm时,结点的结合能最小(ΔE=-5.43eV),结点结构最稳定,原子链内部Si—Si键长平均值为0.216nm,此时结点的电导为0.44 G0(G0=2e2/h).Si原子的px与py轨道电子形成π键,构成了电子经过结点的主要传输通道;随着正负外偏电压的增大,电导减小,且成对称变化,其I-U曲线表现出非线性特征.     

二肽分子内氢键键能的计算

以含甲基侧链和无甲基侧链的二肽结构为研究对象，在保持其他位置原子和结构不变的情况下，用C原子取代形成氢键的N原子，并以全铺展结构作为基准，C原子取代后，视原有构象中库仑作用和空间位阻不发生变化，初步估算了“氢键键能”，与经验结果相近．在估算氢键键能上具有一定的参考价值．     

系列TEMPO衍生物失电子特性的理论研究

采用密度泛函方法在(U)B3LYP/6-31G(d,p)水平上对2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)及其衍生物共12个分子在真空与乙腈中失电子前后的属性进行了量化计算研究.结果表明:不同取代基对次高占据轨道与最低空轨道有明显影响,次高占据轨道的不同情形对分子单电子最高占据轨道(SOMO)中电子的失去与获得产生影响;但各物质的单电子最高占据轨道相似,失电子后这一轨道的组成仍基本保持不变.将自由基分子按取代基连接原子(即按O,N,C)的不同进行分组后,每组内随着取代基吸电子能力的降低:O1,N2上的自旋密度趋于一致,N2的正电荷布居增加,O1的负电荷布居增加,O1—N2键长呈增加趋势,SOMO能量呈升高趋势.失电子后O1—N2键长呈明显的双键特征,超过一半的正电荷增加在了O1,N2上.分析4个以TEMPO及其衍生物作还原介质的染料敏化太阳能电池的开路电压的实验数据发现:开路电压与SOMO能量和电离能呈很好的线性关系.     

精氨酸侧链与生物小分子间离子氢键强度的快速计算

提出了1种快速模拟生物分子间离子氢键作用的新方法,并将该方法用于计算模拟带有1个正电荷的精氨酸侧链与甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子等中性分子间的N—H…O=C离子氢键相互作用.计算结果表明:新方法可以快速计算带电精氨酸侧链分子和甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子间形成的N—H…O=C离子氢键的平衡氢键键长和分子间相互作用能;得到的平衡氢键键长与从头计算MP2/6-31+G(d,p)方法得到的平衡氢键键长的绝对偏差均小于0.005nm;分子间相互作用能与从头计算MP2.5/CBS方法得到的分子间相互作用能的绝对误差均小于8.2kJ/mol,相对偏差均小于5.5%;在同等计算条件下,新方法的计算效率比从头计算方法快数千倍以上.这些结果表明新方法准确快捷,在生物大分子体系的分子模拟领域有潜在应用价值.     

一个含有螺旋状水链的三维超分子配合物［Mn（C19 H9 N3 O4）（H2 O）4］·7H2 O的合成与结构表征

利用一个新的有机配体L与乙酸锰为初始反应物[ L ＝4,5-二氮杂芴-9-[3,5-二羧基]苯亚胺],通过常规的方法合成了一个新的含有螺旋状水链的三维超分子配合物,[Mn（C19H9N3O4）（H2O）4]·7H2O （1）,并通过元素分析、红外光谱和X-射线单晶衍射方法对化合物的结构进行了表征．结构分析表明化合物1属于正交晶系, P212121空间群;晶胞参数：a＝0．99573（8） nm,b＝1．34347（12） nm,c＝2．06644（18） nm．化合物1展示了一个由新颖的螺旋状的水链和[Mn（C19H9N3O4）（H2O）4]构筑单元通过氢键作用而形成的三维超分子结构．     

金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](M=Co,Ni,Pd,Pt)结构和自旋过滤性质研究

应用密度泛函理论B3LYP方法对金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](1:M=Co, 2:M=Ni, 3:M=Pd, 4:M=Pt; dpa=dipyridylamide)的成键性质和自旋过滤效应进行了研究,结果表明:配合物1的基态为二重态,Co36+金属链形成三中心三电子键(2nb1*0);而配合物2~4的基态均为反铁磁耦合单重态(AF态),对应的最低能量高自旋态(HS态)分别为三重态、七重态和七重态,单电子分布在两端Co原子上,[CoMCo]6+链具有三中心四电子键(2nb1*1)。由分子轨道能级图和PDOS图分析得到配合物1~4均具有自旋过滤效应,电子传输通道主要为-自旋nb轨道,与费米能级的距离大小为1234。电场作用下,1~4的高电势端Co2―N4键增长而低电势端Co3―N7键缩短,Co―M平均键长略为缩短,Co―M键增强;电场作用下金属原子的自旋密度和电荷密度变化很小,电磁性质稳定;电场作用下nb轨道分布仍保持沿金属轴方向离域,LUMO-HOMO能隙减小,有利于电子输运。     

叠氮基-1,4-四嗪环化机理的理论研究

在B3LYP/aug-cc-pvDZ水平上研究了叠氮基-1,4-四嗪分子构型、电子结构及叠氮-四唑异构化反应历程.采用NBO和AIM方法分析了异构化过程中各原子电荷和电子拓扑性质.结果表明:叠氮-四唑异构化反应始于叠氮基失去直线构型,叠氮基终端上的N9原子向环上N2原子接近,N2原子上的孤对电子进攻叠氮基,最终在N2和N9原子间成键形成四唑异构体.叠氮基中N—N—N键角的弯曲,闭环过程中电子的重新分布等因素使得反应具有较高的活化能.     

氢甲酰化反应过渡金属络合催化剂有机膦配体调变效应的理论研究

应用量子化学半经验PM3计算方法,对十几种不同结构的有机膦配体结构做了计算,研究了有机膦配体的磷原子的电荷,分析了有机膦配体对中心金属原子的作用原理,提出了一种用于各种改性膦配体对金属有机催化剂催化活性与选择性影响大小的估算方法。计算结果表明, (1)有机膦配体上用于配位的磷原子电子电荷越大,配体的授电子能力越弱,与中心金属原子形成的配位化合物对氢甲酰化反应活性越高; (2)有机膦配体的三个取代基所形成的截面面积是在氢甲酰化催化反应中影响同一类催化剂选择性的一个重要因素,有机膦配体三个取代基所形成的截面面积S越大,反应的选择性就越好;(3)结合氢甲酰化催化反应速率常数k值和线性率n值, 对磷原子电荷Q值和S面积作了回归分析, 由回归方程可知, 有机膦配体并不是单独地以电子效应或立体效应来影响有机金属络合物的活性和选择性的, 两者是协同作用的。     

P_7~ 原子团簇及其特殊配位

在激光产生的磷原子团簇正离子的质谱图中 ,P7 具有最强的谱峰 .使用分子图形软件设计出 2 4种 P7 的同分异构体 ,并进行分子力学、PM3半经验量子化学和 ADF密度泛函优化 .在磷原子团簇正离子模型中 ,磷原子采用二、三、四或六配位方式成键 .从各异构体成键能量的比较中可得知 ,最稳定的 P7 构型是在最稳定的 P6的双键位置增加 1个磷原子所生成的结构 .在磷原子六配位的结构中 ,d轨道参与成键 .具有平面或六配位原子的 P7 结构是不稳定的结构 .     

LiH晶体的几何结构及电子结构

用CASTEP中的GGA/RPBE基组优化了LiH晶胞的几何结构,并用超软赝势平面波方法计算了LiH晶体的总能量.结果表明,其晶胞参数优化结果为0.4012nm,该数据与文献值相比,相对误差仅为-0.15%;通过对优化后的LiH晶体进行总态密度图和分波态密度图及Mulliken电荷分析,发现Li原子的p轨道有电子分布,即Li的s、p轨道均参与了成键,这表明LiH晶体中有sp轨道杂化;成键时电子的重叠增强,LiH晶体的共价性增加.     

有序Al-Li金属化合物的成键特征与电荷偏移

用余氏金属价键理论计算了Ｆｃｃ基有序Ａｌ－Ｌｉ金属间化合物的键参量和原子间成键的电荷偏移量。结果表明：要形成较强的Ａｌ－Ｌｉ键，Ａｌ原子将偏移部分共价电子给Ｌｉ原子用于共价成键，而这一过程中Ａｌ原子的外层电子状态并没有明显的改变。     

锆基非晶态合金的稳定性

设计了46个模拟非晶态合金SiC和ZrC的原子簇，在密度泛函理论（DFT）水平上，定义了原子簇的相对结合能RBE，依据RBE确定出平衡原子簇构型，并由此讨论了SiC增强剂的作用及SiC和ZrC相互转化的可能性．在平衡原子簇基础上更高精度的量子化学计算结果表明，Zr原子向C原子的电荷转移对ZrC层非晶态合金的稳定性有重要作用。     

Theoretical calculations on the atomic and electronic structure of β-SiC(110) surface

We present a theoretical calculation of the atomic and electronic structure of β-SiC and its non-polar (110) surface using the full potential linear augmented plane wave (FPLAPW) approach. The calculated lattice constant and bulk modulus of β-SiC crystal are in excellent agreement with experimental data. The atomic and electronic structure of β-SiC(110) surface has been calculated by employing the slab and supercell model. It is found that the surface is characterized by a top-layer bond-length-contracting rotation relaxation in which the Si-surface atom moves closer towards the substrate while the C-surface atom moves outward. This relaxation is analogous to that of Ⅲ-Ⅴ semiconductor surface. The driving mechanism for this atomic rearrangement is that the Si atom tends to a planar sp²-like bonding situation with its three N neighbors and the N atom tends to a p³-like bonding with its three Si neighbors. Furthermore, surface relaxation induces the change from metallic to semiconducting characterization.