光敏Y型分子的合成与有机相中的自组装研究

仿照卵磷脂的结构,利用点击化学成功合成了含螺吡喃基团的Y型光敏感性分子SP-TPPE-(C16)2。通过核磁氢谱和红外测试表征了SP-TPPE-(C_(16))_2的结构。紫外-可见吸收光谱结果表明了该分子对光的响应具有较好的可逆性和重复性,紫外光照射使螺吡喃基团由非离子型的螺环(SP)结构变为离子型的部花青(MC)结构,从而诱导分子在非极性溶剂中发生聚集。此外,溶剂极性能够影响分子的聚集形态;延长紫外光照射时间,有利于分子形成纳米尺度下较为有序的聚集形态。     

偶氮苯调控DNA解链的机理研究

采用半经典动力学模拟的方法研究了偶氮苯、2-甲基偶氮苯及2,6-二甲基偶氮苯3种分子的光致异构化反应,上述3种偶氮分子结构由反式变为顺式的时间顺序是偶氮苯<2-甲基偶氮苯<2,6-二甲基偶氮苯,说明光致异构化反应的活化能顺序是偶氮苯<2-甲基偶氮苯<2,6-二甲基偶氮苯.这就意味着2,6-二甲基偶氮苯发生光致异构化反应必须吸收足够高能量形成活化分子,从而克服过渡态能垒.较高的能量状态决定了分子在过渡态的热力学稳定性降低,因此反式的2,6.二甲基偶氮苯在过渡态更容易失活.形成顺式异构体.模拟结果解释了2,6.二甲基偶氮苯对DNA解链过程调控效率最高的实验现象.     

含羟基螺吡喃的合成及动力学研究

根据羟醛缩合原理,应用2-亚甲基-1,3,3-三甲基吲哚啉和2,5-二羟基苯甲醛一步合成了1′,3′,3′-三甲基-6-羟基-螺-(2-氢-1-苯吡喃-2,2′-二吲哚啉),简称为羟基螺吡喃.该合成产物是一种新型的在苯环上带有羟基官能团的光致变色化合物.合成过程的反应条件温和又易于控制.应用红外(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)等分析方法对该化合物的结构进行表征;通过紫外(UV)分析,对其光致变色性能和变色反应动力学进行了研究.结果发现合成产物在紫外光照射下具有良好的光致变色性能,而且不同浓度羟基螺吡喃在溶剂中光变性能与变色速率明显不同.     

9-硅蒽和9-锗蒽与烯烃杂Diels-Alder反应的理论研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311G**水平研究了9-硅蒽和9-锗蒽与烯烃的杂Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面,考察取代基对反应势能剖面的影响.计算结果表明,所研究反应均以协同非同步的方式进行,且Si(Ge)—C键总是先于C—C键形成.乙烯分子中C原子上的苯基取代基在热力学上对反应不利,但在动力学上的影响取决于产物中苯基与Si(Ge)原子之间的相对位置.9-硅(锗)蒽分子中Si(Ge)原子上的2,4,6-三甲基苯基取代基在热力学和动力学上均对反应不利.     

同步硝化反硝化脱氮模型及动力学分析

采用SBR处理模拟低碳污水,考察了同步硝化反硝化(SND)过程中氮的变化规律,在此基础上结合硝化、反硝化动力学和物料平衡原理,建立了SND过程的动力学模型.结果表明,SND过程中的硝酸盐饱和常数KD高于常规单级反硝化过程的常数.由动力学分析可知,反硝化过程是SND过程的控制步骤,保持较高的硝酸盐浓度或梯度有利于稳定的SND过程.     

胸腺嘧啶-胞嘧啶二聚体光解离反应的动力学模拟

采用半经典动力学方法模拟了紫外辐射诱导下胸腺嘧啶-胞嘧啶二聚体(T＜＞C)光解离反应过程.采用FWHM=25fs的激光激发游离的(T＜＞C),模拟发现解离是非协同过程,C5-C5'键先断裂,C6-C6'键随后断裂.解离后生成一个胸腺嘧啶单体和一个胞嘧啶单体,这两个分子在断键的同时衰减至基态.     

表示吡喃式环已糖结构的一种新方法

在基础有机化学的教学中,讲述“碳水化合物”一章时,我们讲到吡喃糖结构的表示方法有三种,即费歇尔投影式、哈沃斯式及构象式.哈沃斯(Haworth)投影式的应用较广泛,但这种表示法没有准确代表吡喃环中的分子构造,并且,对其结构记忆和书面表达都难以掌握,所以,学生学起来非常困难.”现行教科书中,强调吡喃式环己糖的几何形状,其中特别强调己醛糖(C—6)的庞大羟甲基(—CH_2OH)应连在碳链(C—5)位于中部偏前的位置上,以减少空间上的阻碍,如图:     

鞭打绣球的化学成分及其α-葡萄糖苷酶抑制活性的研究

利用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20等色谱法从鞭打绣球的95%乙醇提取物的乙酸乙酯部分中分离得到10个化合物.根据化合物的理化性质和~1H NMR、~(13)C NMR鉴定化合物为齐墩果酸(1),β-谷甾醇(2),紫丁香苷(3),苯基β-D-吡喃葡萄糖苷(4),苄基β-D-吡喃葡萄糖苷(5),熊果苷(6),草夹竹桃苷(7),反式肉桂酸(8),顺式肉桂酸(9),丁香醛(10).其中化合物3～7和10为首次从该植物中获得.通过体外α-葡萄糖苷酶抑制模型对以上化合物进行活性筛选,结果显示化合物1和10对α-葡萄糖苷酶活性具有一定的抑制作用, IC_(50)值分别为(68.93±6.20)μmol/L、(71.77±6.46)μmol/L.     

偶氮苯调控DNA解链的机理研究

采用半经典动力学模拟的方法研究了偶氮苯、2-甲基偶氮苯及2,6-二甲基偶氮苯3种分子的光致异构化反应,上述3种偶氮分子结构由反式变为顺式的时间顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯,说明光致异构化反应的活化能顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯。这就意味着2,6-二甲基偶氮苯发生光致异构化反应必须吸收足够高能量形成活化分子,从而克服过渡态能垒。较高的能量状态决定了分子在过渡态的热力学稳定性降低,因此反式的2,6-二甲基偶氮苯在过渡态更容易失活,形成顺式异构体。模拟结果解释了2,6-二甲基偶氮苯对DNA解链过程调控效率最高的实验现象。     

稀溶液中线形DNA分子链结构及扩散的布朗动力学模拟

通过构建全参数化的珠一弹簧分子链模型,并运用一种高效稳定的半隐式预测-校验积分算法求解描述稀溶液中DNA分子链结构演化的随机动力学方程组,系统研究了体积排斥作用、有限伸长弹性作用和涨落流体动力学作用对分子链的回旋半径、质心扩散系数以及相应标度指数的影响.模拟结果能够验证良溶剂中分子链Zimm模型的标度规律,并揭示出3种...     

纤维素吡喃糖键裂解反应的理论研究

以1,4-二甲氧基吡喃葡萄糖为模型分子,采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311++G**水平,对纤维素分子吡喃糖单元中各键的解离能及其裂解反应的热力学性质进行了理论研究.计算结果表明,键解离能最大的是C2、C3连接羟基的2个C—O键,且比其他键的解离能大得多,而键能最小的是C4—C5键,这与该键具有最长的C—C键长是一致的.C1位糖苷C1—O4键的解离能比C4位糖苷C4—O4键的大16.92 k J/mol.从键裂解活化自由能来看,最容易断裂的4个键分别是C4位的糖苷键、C5—C6脱羟甲基、C4—C5键断裂开环和C1位糖苷键.非常有意思的是在计算C5—O5键开环断裂时发现伴随有C1—C2键的断裂.进一步研究2个键同时断裂的结果表明,该断裂方式不仅键的解离能比键能最小的C4—C5键小11.37 k J/mol,而且裂解活化自由能比其他裂解方式小得多.因此,该裂解方式是纤维素分子裂解最容易进行的方式,裂解产生五元碳链双自由基中间体和另一吡喃糖环C4位甲酸酯.在此基础上,提出了纤维素老化降解产生CO/CO_2气体,糠醛和甲醇等信号分子的可能生成机理.     

HBT分子双光子诱导激发态质子转移动力学过程

研究了2-(2'-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)分子的激发态质子转移(ESPT)动力学过程及其其非线性光学特性.理论推导并求解了HBT分子在其双光子吸收区的双光子吸收系数、非线性折射率以及三阶非线性极化率;重点研究532 nm皮秒脉冲光激励下HBT分子双光子诱导ESPT过程对其非线性光学效应的影响,分析了四能态粒子分布,并建立了双光子诱导ESPT动力学模型,基于此模型确立了HBT分子烯醇式构型基态的双光子吸收截面.本文工作为进一步研究和开发此类材料的应用提供了一定的理论与实验依据.     

搅拌釜桨型对于明胶水解体系搅拌性能的数值模拟

运用计算流体力学软件FLUENT对双螺带搅拌釜、螺杆-螺带搅拌釜和INTERMIG式-螺带搅拌釜进行模拟.用GAMBIT建立流体的简化模型,采用多重参考系法处理搅拌桨区,对速度场、压力场和搅拌功率进行分析.结果表明,压力因素对浆型的选择影响较小,可以不考虑;速度场中组合浆对釜内流体流动有明显改善,且搅拌功率显著提高.综合考虑各影响因素,INTERMIG式-螺带组合桨是一种成功改进的组合桨.     

5-乙酰胺基-4-(4-氯苯基)-2-甲基-6-氧代-5,6-二氢-4H-吡喃-3-羧酸乙酯的合成及晶体结构

乙酰基甘氨酸与对氯苯甲醛通过经典的Erlenmeyer步骤合成了(Z)-2-甲基-4-对氯苯亚甲基-5(4 H)-噁唑酮,然后与乙酰乙酸乙酯在三乙胺催化下发生Michael加成,之后经酮式烯醇式的互变,再通过分子内的亲核加成得到5-乙酰胺基-4-(4-氯苯基)-2-甲基-6-氧代-5,6-二氢-4 H-吡喃-3-羧酸乙酯,并用IR、NMR、MS及X-单晶衍射法对其结构进行研究。结果表明,晶体结构属正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数:a=1.189 29(13)nm,b=0.968 44(10)nm,c=3.172 1(2)nm,V=3.653 5(6)nm3,Z=8,Mr=351.77,Dc=1.279 Mg/m3,λ=0.071 073nm,μ(MoKα)=0.234mm-1,F(000)=1 472,最终偏离因子(对I2σ(I)的1 413个衍射点)R=0.098 5,wR=0.245 4,化合物中的N—H和氧原子形成的分子间氢键使整个分子连接成一维链状的稳定结构。     

含水乙醇汽油简化化学反应动力学模型

引入"半解耦"方法,以H2/CO/C1小分子机理为"内核",耦合乙醇氧化骨架机理和汽油表征燃料的甲苯参比燃料(TRF)机理,构建乙醇汽油混合燃料的简化化学反应动力学模型.利用CHEMKIN软件进行数值模拟,通过相关实验对该模型进行验证.进一步分析水的影响,构建了含水乙醇汽油简化化学反应动力学模型.与乙醇汽油着火特性实验数据进行对比,验证了该简化机理的合理性.     

丙烯酸的量子拓扑研究

用RHF自洽场从头计算在STO-3G基组水平上优化了顺式和反式丙烯酸的平衡构型.在此基础上对其进行了拓扑分析研究,发现顺式丙烯酸的平衡构型是一环状结构,H(5)和H(7)之间有弱键相连.但H(5)和H(7)之间键的键鞍点靠近环鞍点,说明它是一不稳定构型,H(5)-H (7)键有断裂的趋势.这也能说明反式结构比顺式更稳定.     

顺(反)-4,4''''-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并冠醚的合成与表征

以顺(反)-二氨基二苯并-14-冠-4、顺(反)-二氨基二苯并-18-冠-6和苯酚为原料,通过重氮化和偶联反应合成了4个新的顺(反)-4,4′-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并-14-冠-4(化合物1和2)和顺(反)-4,4'-双(4-羟基苯基偶氮)二苯并-18-冠-6(化合物3和4).化合物的结构通过元素分析、紫外光谱、红外光谱和核磁共振波谱等手段确证.发现反式-构型的化合物2和4的熔点高于顺式-构型的化合物1和3的熔点.     

吡啶在Mo-Mo_2C(001)表面吸附的密度泛函理论研究

以量子化学理论为基础,以周期性平板模型为模拟表面,采用GGA/RPBE方法研究了吡啶分子在Mo_2C(001)表面的吸附特性.研究结果表明吡啶分子在Mo-Mo2C(001)表面上存在两种稳定的吸附构型:平行吸附和垂直吸附.其最稳定吸附构型为平行吸附.吸附能、几何结构参数及Mulliken电荷布局分析表明吡啶分子平行吸附情况下其环状结构受到了较大的影响,在后续的加氢过程中更为有利.而在垂直吸附情况下,吡啶分子在吸附前后的形变较小.     

1,1,1-三甲胺基甲酰亚胺分子结构的量化计算

采用量子化学中的DFT/B3LYP和MP2方法研究了1,1,1-三甲胺基甲酰亚胺HC(＝O)N^-N⁺(CH₃)₃的分子结构,在计算得到的平衡几何构型基础上进行了分子轨道(MO)和自然键轨道(NBO)计算。通过几何构型全优化,发现该分子存在Z型(顺式)和E型(反式)2种异构体,2种异构体中都存在一个对称平面,胺基酰亚胺官能团C(＝O)N^-N⁺位于这个对称平面上。分子的几何结构参数及MO和NBO分析都表明在这2种异构体中,N^-的p轨道孤对电子都与羰基π键存在很强的共轭效应,Z型异构体中存在2个强度较弱的分子内氢键O…H—C。由分子总能量、离域π键的强度和H键可以表明Z型异构体比E型异构体更稳定。     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.