环氧乙烷与胺基离子反应的过渡态的量化研究

我们用量子化学从头算MO法研究了环氧乙烷同胺基离子的反应:C_2H_4O NH_2~-→NH_2CH_2CH_2O~-。首先用Murtagh-Sargent提出的可变尺度法优化了该反应的反应物和产物的几何构型,这个优化方法使用了基于从头算STO-2G基组的能量梯度技术。依据有机化学的实验事实,假设进攻试剂NH_2~-从氧原子的背面逼近环氧乙烷的一个碳原子(反式进     

异三尖杉酯碱立体异构体的构型研究

前文报道了异三尖杉酯碱的合成,在合成中形成了两个新的手性碳(C_(2′)和C_(3′)),产物应为四个立体异构体的混合物,由于使用的原料是天然光学活性的三尖杉碱(构型为3S,4S,5R),所以,只需要弄清这些立体异构体中侧链上(C_(2′)和Q_(3′)的绝对构型,就可以确定上述四个立体异构体的绝对构型。在四个立体异构体中,有两个立体异构体的C_(2′)和C_(3′)应为赤式关系,构型分别是2′R,3′S和2′S,3′R;而另两个异构体的C_(2′)和Q_(3′)应为苏式关系,构型分别是2′S,3′S和2′R,3′R。     

1-苄基-9氢碳_(60)的高选择性合成

C_(60)负离子是合成化学中重要的前体物质.Bausch等人曾报道C_(60)Li_x与过量ICH_3反应,可生成C_(60)(CH_3)_n(n=1～24);本实验室发现,C_(60)Li_x与氯苄反应,生成C_(60)(CH_2)C_6H_5)_n(n=1～7).因此,如何提高选择性已成为至关重要的问题.最近,利用1-甲基萘作为电子转移媒介体,在THF溶液中制成一系列特定氧化态的C_(60)负离子盐.研究表明,C_(60)~(2-)离子可进行高选择性的化学修饰反应:     

四唑及其衍生物的理论研究——Ⅰ.氯代四唑的从头算

用从头算方法,取6-311G基组分别在HF和MP2水平上,计算研究了1H和2H四唑的4种一氯取代物的全优化几何构型和电子结构。4个化合物均取平面构型;环骨架键长趋于平均化,均具芳香性(Ⅱ_5~6)。与1—Cl和2—Cl四唑相比,5—Cl四唑将具较强的酸性,分子总能量也较低,其中5-Cl-2H-四唑分子总能量最低、最稳定。     

乙炔与氯化氢形成氢键的量子化学研究

利用赝势价轨道从头计算方法研究了C_2H_2与HCl形成的氢键络合物,根据能量梯度法优化得到了络合物的平衡几何构型,证实此络合物为T型。HCl中的H原子与C_2H_2中的叁键中点相距2.5197(?)。用3-21G基组计算此氢键键能为2.39千卡/摩尔。若加入二级微扰的MP_2计算,则相互作用能为2.51千卡/摩尔。     

亚硝胺β-位代谢物与DNA碱基作用机理的从头计算研究

用从头计算方法在RHE/6-31G(d)和MP2/6-3lG(d)水平上对甲基乙基亚硝胺代谢产生的β-位硫酸酯按照是否经过邻基参与作用与DNA碱基发生烷基化反应的不同假设机理进行了研究.对所有反应物、产物、中间体和过渡态进行了全几何构型优化,得出反应活化能和内禀反应坐标等参数.结果表明,邻基参与作用有力地促进了β-位硫酸酯化烷基亚硝胺与DNA碱基的烷化反应.在相同水平上用Onsager溶剂效应模型反应场进行了计算,表明在极性溶剂中邻基参与反应的活化能明显降低.     

GaCl3催化下1,6-烯炔类骨架重组的反应机理

用量子化学B3LYP/6-31G*方法研究了GaCl₃催化下1,6-烯炔骨架重组生成1-乙烯基环戊烯的反应机理. 计算得到了该反应的反应物、过渡态及产物的几何优化构型及各驻点的能量, 进行了振动频率计算, 所有的过渡态都通过振动分析和IRC计算而得以确认. 结果表明: 反应分多步进行, 每步的活化能垒都较低; 整个反应过程主要是通过形成含有三中心两电子键的三元环状区域完成的; 反应具有明显的立体选择性, 顺式构型的1,6-烯炔将主要生成顺式构型的1-乙烯基环戊烯, 与实验现象完全吻合.     

P12构型稳定性的理论研究

近年来,开始了磷的原子簇稳定构型的研究.H(?)ser等利用TUBOMOLE程序选择SVP基组,对P_(12)(D_(3d))构型进行了优化,提出P_(12)(D_(3d))原子簇存在的可能.除去P_(12)(D_(3d))构型外,本文进一步探索P_(12)原子簇可能存在的其他稳定构型.本文利用从头算Gaussian-92程序,选择HF/6-31G~*基组,对原子簇P_(12)(D_(6h))和P_(12)(C_(3v))进行了优化,得到了可能稳定存在的结果.为了对比,在该程序相同基组下对原子簇P_(12)(D_(3d))进行优化.对3种原子簇稳定构型进行了谐振频率计算.结合HF/6-31G~*基组下3种P_(12)原子簇稳定构型的分子轨道和自然键轨道分析,探讨了P_(12)原子簇3种构型稳定性差异的原因.对于sp~3杂化成键的磷原子簇而言,P-P-P所成键角越接近109°28′,接近该角度的数目越多,P_(12)原子簇越趋于稳定.含有空的3d轨道磷原子,在形成磷原子簇时,3d轨道的极化程序越大,P_(12)原子簇构型越趋于稳定.     

C_60和对硝基叠氮苄的反应研究

C_(60)及富勒烯族化合物的研究是当前国际上新材料研究的新潮流,是近几年来国际上十分活跃的研究领域.科学家们认为C_(60)的发展是化学领域中一次重大发现,已经引起了人们的极大兴趣.自1990年Kr(?)tschmer等人常规量制备C_(60)成功以后,C_(60)的研究取得了一系列令人振奋的发现,许多试剂与C_(60)的反应取得了成功,如C_(60)的Friedel-Crafts反应,加成反应,氧化反应,还原反应,Diels-Aldtr反应等令人耳目一新.C_(60)的金属化物具有三维超导性     

苯基稀土化合物的合成

1970年Hart等人合成了Sc、Y、La和Pr四种稀土苯基有机金属化合物。我们合成了苯基钕和钆有机金属化合物。经分析确认其化学组成为LiNd(C_6H_5)_4、Nd(C_6H_5)_3和Gd(C_6H_5)_3。三苯基钕与氯代烷基铝组成催化剂可引发丁二烯聚合。苯基稀土化合物的合成:取无水氯化稀土2.5g(0.01 mo1)加入反应瓶中,在搅拌下加入四氢呋喃使溶解。冷至零度时,加入含有0.04 mol苯基锂乙醚溶液。反应四小时后,离心分出沉淀物,所得溶液在减压下抽除溶剂,剩余物用苯溶解后,再分出固体部分,得到苯溶液。减压     

三维后体/尾喷管一体化构型优化设计及性能分析

针对高超声速飞行器后体/尾喷管一体化构型,以飞行马赫数6.5,飞行高度25km为设计条件,综合使用二维型线优化和三维关键参数优化,对构型的升/推力性能进行了优化设计.首先基于二维型线,采用三次B样条曲线对上膨胀面型线进行参数化,计算流体动力学(CFD)进行性能评估,序列二次规划(SQP)方法作为优化方法,建立了优化设计流程,在优化迭代中利用局部网格重构技术提高计算效率.在二维优化的基础上设计了三维后体/尾喷管一体化构型,获得了下膨胀面/后体长度比l/L、下膨胀面倾角ω、出口高度/后体长度比H/L及等关键参数对一体化构型升力、推力等性能参数的影响规律.研究发现在此条件下,当l/L=1/6,H/L=0.35,ω=10°时,后体/尾喷管一体化构型的综合性能最优.此外,加装侧板可以有效防止侧向的高压泄露,有助于提升飞行器的升力和推力性能.     

CBr2与CH2O插入反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函B3LYP/6-311G*和高级电子相关耦合簇[CCSD(T)/6-311G*]方法计算研究了CBr₂与CH₂O的插入反应机理, 全参数优化了反应势能面各驻点的几何构型, 用内禀反应坐标 (IRC)和频率分析方法, 对过渡态进行了验证. 研究结果表明: 反应(1)是单重态二溴卡宾与甲醛插入反应的主反应通道. 该反应由两步组成: (ⅰ) 两反应物首先经一无能垒的放热反应, 放出8.62 kJ·mol^&;#8722;1的热量, 生成中间体IM1; (ⅱ) IM1经过渡态TS1, 发生H的转移, 生成产物P1, 其能垒为44.53 kJ·mol^&;#8722;1. 用经Wigner校正的Eyring过渡态理论研究了不同温度下该反应的热力学和动力学性质. 从热力学和动力学的角度综合分析, 在1 atm (101325 Pa)下, 该反应在温度为200～1900 K时进行既有较大的自发趋势和平衡常数, 又具有较快的反应速率.     

硝基乙酸乙酯与苄基卤的O-和C-烷基化反应的研究

氮酸酯是一类鲜为人知的化合物,其突出的性质在于不稳定性.我们曾报道了对于氮酸酯化学研究的最新进展:(1)首次通过卤代烷对某一酸式硝基化合物(图1)的碱金属盐的O-烷基化反应合成了氮酸酯;(2)首次得到稳定的氮酸酯;(3)首次通过实验的方法(NOE)测定了氮酸酯的分子构型:(4)首次通过不对称O-烷基化反应得到只具有单一构型且为光学纯的手性氮酸酯.     

二(五甲基环戊二烯基)氯化铈的合成

文献报道利用无水三氯化稀土和C_5Me_5M反应得到的稀土化合物一般都是(ML_2)[(C_5Me_5)_nLnCl_(4-n)]型的阴离子型络合物,其中L是路易氏碱。最近我们在研究[HP(C_2H_5)_3]_2CeCl_6和C_5Me_5Na以摩尔比1:4反应时,成功地分离得到了Ce(Ⅲ)的中性络     

C60吡咯烷衍生物的合成研究

通过加成反应对富勒烯进行化学修饰引起了合成化学家的广泛兴趣.研究表明,C_(60)具有缺电子烯烃的性质,可以发生一系列的环加成反应.这类反应主要包括[4 2],[3 2],[2 2]和[2 1]型 其中,通过亚胺叶立德与C_60发生的1,3-偶极环加成反应([3 2]型)形成N-取代的和N-未取代的C_(60)吡咯烷衍生物是用于C_(60)化学修饰的最重要方法之一,也是C_(60)化学修饰的热点之一,这类衍生物含有NH或其他活性官能团,可以进一步进行2次衍生化,得到在材料科学和技术中有潜在应用的目标分子.亚胺叶立德的来源很广泛,一种比较简单和有效的方法是在氮气流保护下,回流醛和α-氨基酸的甲苯溶液.Maggini及其同事首先利     

二甲基亚烷基卡宾与丙酮环加成反应机理的理论研究

用二阶微扰和密度泛函理论研究了单重态二甲基亚烷基卡宾与丙酮的环加成反应机理, 采用MP2/6-31G^*和B3LYP/6-31G^*方法计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量. 结果表明, 反应(1)的b途径是单重态二甲基亚烷基卡宾与丙酮环加成反应的主反应通道. 该反应途径由两步组成: (ⅰ) 两反应物首先生成了一富能的中间体INT1b, 它是一无势垒的放热反应, 放出的热量为23.3 kJ/mol, (ⅱ) 中间体INT1b通过过渡态TS1b异构化为三元环产物P1, 其势垒为22.2 kJ/mol. 该反应途径与其竞争反应的反应速率相差较大, 具有很好的选择性. 从热力学和动力学的角度综合分析, 该反应在1大气压(101325 Pa)下, 温度为300~800 K时进行为宜, 如此, 反应既有较大的自发趋势和平衡常数, 又具有较快的反应速率.     

分子筛催化萜烯烷氧基化反应的研究——α-蒎烯和β-蒎烯的甲氧基化反应

近来我们对分子筛催化萜烯烷氧基化反应进行了研究。曾报道了氢型丝光沸石催化莰烯、三环烯和C_1—C_4醇进行烷氧基化反应的结果,同时还探讨了该系列产物的结构和香气之间的关系。关于α-蒎烯(3)和β-蒎烯(5)的烷氧基化反应已有若干文献报道,所使用的催化     

氮笼N10的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。     

亚硝胺β-位代谢物与DNA碱基作用机理的

用从头计算方法在RHF/6-31G(d)和MP2/6-31G(d)水平上对甲基乙基亚硝胺代谢产生的β-位硫酸酯按照是否经过邻基参与作用与DNA碱基发生烷基化反应的不同假设机理进行了研究. 对所有反应物、产物、中间体和过渡态进行了全几何构型优化, 得出反应活化能和内禀反应坐标等参数. 结果表明, 邻基参与作用有力地促进了β-位硫酸酯化烷基亚硝胺与DNA碱基的烷化反应. 在相同水平上用Onsager溶剂效应模型反应场进行了计算, 表明在极性溶剂中邻基参与反应的活化能明显降低.     

γ-环糊精与C_(60)包结物的制备及结构的研究

1992年瑞典的Wennerstr(?)m等把C_(60)置于沸腾的γ-环糊精(γ-CD)水溶液中反应48h,而得到能溶于水的γ-CD与C_(60)的包结物.但未能从实验上证实其组成.考虑到C_(60)作为客体的特殊性,我们采用研磨方法,经lh反应实现了γ-CD与C_(60)包结物的高效制备,通过不同的反应物配比1:1和2:1(摩尔比)首次制得了两种可辨的,相对单一的固