哌啶衍生物抗氧化作用结构-活性关系的理论阐释

哌啶衍生物(piperidine derivatives, 简称PDs)是一类新型抗氧化剂,具有较强的抑制脂质过氧化的能力.实验测得PDs的活性顺序为SH取代产物＞NH2取代产物＞OH基取代产物.本文用密度泛函理论(density function theory, 简称DFT)方法B3LYP/ 6-31G(d,p)计算了X-H(X＝O,N,S)键的解离焓(bond dissociation enthapies, 简称BDEs)以阐明PDs的结构-活性关系.结果表明,X-H BDEs的顺序是O-H＞N-H＞S-H.鉴于BDEs与抗氧化剂活性呈负相关,因此X-H BDEs的差异圆满解释了PDs的活性顺序,而前者又源于X原子电负性的差异,这提示实践中可以考虑用SH取代OH以进一步提高酚类抗氧化剂的活性.此外,本文还比较了半经验量子化学方法AM1和B3LYP/ 6-31G(d,p)对不同取代的PDs结构优化的效果,发现AM1方法对OH取代物的优化效果最好,对NH2,SH取代物优化效果较差.     

丙氨酸三肽的稳定构象的探究

探究快速地获得丙氨酸三肽的稳定构象。利用Gaussian09程序包中的 H F/6-31G （d ，p ）方法得到丙氨酸三肽势能面。固定二面角φ2、ψ2的度数，改变二面角φ1、ψ1，计算了丙氨酸三肽不同结构的相对能量，这些结构的相对能量的图像趋势大致相同，可知两组二面角之间影响不大。使用丙氨酸二肽稳定构象所对应的骨架二面角的组合，获得丙氨酸三肽的初始构型，使用B3LYP/6-31G（d ，p）方法优化获得其稳定构象。这种方法可为多肽分子寻找稳定构象提供1种简单而快速的方法。     

肌醇和水弱相互作用的理论研究

采用DFT方法,在6-31G,6-31G（d）,6-31＋G（d）,6-31＋＋G（d,p）基组水平上,对肌醇与水分子之间的相互作用进行了研究,找到7种稳定结构：一种单氢键结构、五种双氢键结构和一种三氢键结构．在此基础上计算了络合物在不同基组水平上的相互作用能,并对其进行了基集超位误差（BSSE）校正和零点振动能（ZPVE）校正．此外,采用Onsager溶液反应场模型,在6-31＋G（d）基组水平上,对络合物的构型及相互作用能进行研究,发现溶剂化使络合物的结构及相互作用能发生了改变．     

1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇的性质研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G(d)水平上对1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子进行了量子化学计算,quantum chemical calculation获得了分子的轨道能、键长、键角和电荷分布的数据,得出1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子结构稳定,活性低,分子内难形成氢键的结论,为1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子晶体性质的研究提供了理论基础。     

Theoretic study of the reaction mechanism between （Me）3CO· radical and trans-3-hexene

The reaction mechanism between （Me）3CO· radical and trans-3-hexene in benzene was studied for the first time at the B3LYP/6-311＋＋G（d,p）//B3LYP/6-31G（d）＋ZPVE level. Two distinct elementary channels were identified as： （1） abstraction-addition; （2） addition-addition-elimination. Analysis of the potential energy surface demonstrates that for the title reaction, channels （1） and （2） have the major and minor contribution, respectively. Our calculated results can well explain the recently observed product distribution by Coseri et al. （J. Org. Chem. 2005, 70, 4629）. However, we found that the addition-abstraction channel proposed by Coseri et al. is kinetically infeasible.     

Theoretical study on the lithium bond interaction of furan homologues C4H4Y （Y=O,S） with LiCH3 via DFT and MP2

The optimizations geometries and interaction energy corrected by BSSE of the complexes between C4H4Y （Y=O, S） and CHiLi have been calculated at the B3LYP/6-311＋＋G^＊＊ and MP2/6-311＋＋G^＊＊ levels. Three complexes were obtained. Abnormally, the calculations showed that all the C10--Li14 bond lengths increased obviously but the blue-shift of C10-Li14 stretching frequency occurred after formed complexes. The calculated binding energy with basis set super-position error （BSSE） and zero-point vibrational energy corrections of complexes I-III is -45.757, -35.700 and -39.107 kJ·mol^-1, respectively. The analyses on the combining interaction with the atom-in-molecules theory （AIM） also showed that a relatively strong lithium bond interaction presented in furan homologues C4H4Y-LiCH3 systems. Natural bond orbital theory （NBO） analysis has been performed, and the results revealed that the complex I is formed with n-σ type lithium bond interaction between C4H40 and LiCH3, complex II is formed with TT-s type lithium bond interaction between C4H4O and LiCH3, and complex III is formed with TT-s and n-s type lithium bond interactions between C4H4S and LiCH3, respectively.     

5种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

黄酮类化合物是一类在自然界广泛分布的酚类组分,具有多种生理与药理活性.黄酮类化合物结构和功能的多样性,是当今新药创制的研究热点.采用量子化学半经验方法AM1对5种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究.在B3LYP/6-31G水平下优化了5种化合物的几何构型,在振动分析中,均未出现虚频率.在此基础上,采用单激发组态相互作用方法计算荧光光谱,计算结果与实验值基本吻合,为黄酮类化合物的开发与应用提供参考.     

Lithium bond structures of HnY （n=2, 3; Y=O,S, N）…LiNH2 and the abnormal blue shift of N-Li bond

The optimized geometries of the complexes between HnY （n=2, 3; Y=O, S, N） and LiNH2 have been calculated at the B3LYP/6-311＋＋G^＊＊ and MP2/6-311＋＋G^＊＊ levels. Three stable complexes were obtained. Frequency analysis showed that the enlarged 2N-4Li presents the abnormal blue shift in three complexes. The calculated binding energy with basis set super-position error （BSSE） and zero-point vibrational energy （ZPE） corrections of complex Ⅰ-Ⅲ is -58.65, -31.66 and -69.59 kJ·mol^-1 （MP2）, respectively. Natural bond orbital theory （NBO） analysis has been performed, and the results revealed that the H2O…LiNH2 （complex I） and H3N…LiNH2 （complex Ⅲ） are formed with coexisting σ-s and n-s type lithium bond interactions, complex Ⅱ is formed with ττ-s type lithium bond interaction between HnY （n=2,3; Y=O, N） and LiNH2, and H2S…LiNH2 （complex Ⅱ） is formed with n-s type lithium bond interaction between H2S and LiNH2. Natural resonance theory （NRT） and atom in molecule （AIM） theory have also been studied to investigate the bond order and topological properties of the lithium bond structures.     

Structures and stability of (HAlNH)n (n=1－15)

The geometries, electronic states, vibrational spectra and thermodynamic properties for (HAlNH)_n clusters with n=1－15 have been investigated using the ab initio DFT/B3LYP method with basis sets 6-31G* and their ground state structures obtained. Comparison of the (HAlNH)_nwith (AlN)_n clusters shows that the skeletons of (HAlNH)_nconsist of four-membered and six-membered rings made of Al-N bonds, and either Al or N atom forms four bonds in which three ones are Al-N bonds and the rest is Al-H or N-H bond. The number of Al-N bonds of (HAlNH)_n is equal to that of (AlN)_n. The magic number regularity of (HAlNH)_n is n =2, 4, 6, 8, etc., all of which are even numbers.     

Sn(OTf)2催化活化D-A环丙烷的密度泛函研究

用量子化学密度泛函理论对路易斯酸Sn(OTf)2催化活化供电子-吸电子环丙烷的机理进行了量子化学研究.在B3LYP/6-31G计算水平全优化了反应势能面上所有驻点的几何结构,用自洽反应场极化连续介质模型分别在B3LYP/6-31G和B3LYP/6-311G(d,p)计算水平计算了单点溶剂化效应.结果表明,Sn(OTf)2催化活化D-A环丙烷是通过它们的配位作用增大C1-C(2)偶极矩和降低反键轨道σ*(C1-C2)的能量来实现的     

关于取代苯化学位移的讨论

就取代基对苯环上氢原子化学位移的影响进行粗略处理的现象,本文采用量子化学的计算,在B3LYP/6-31G(d)水平上对四种取代苯进行了全参数构型优化和振动分析,并用GIAO方法计算了它们的核磁共振氢谱,从理论上说明了取代基对苯环上不同位置上氢原子化学位移的影响是不同的.     

双阴离子吗啉型离子液体结构性能的量子化学研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-31G*的计算水平上研究了同种阳离子不同阴离子或同种阴离子不同阳离子的吗啉型离子液体对其优化结构和结合能的影响.结果表明:同一种离子液体形成两种构型(mon构型和orth构型),阴阳离子间主要通过6个氢键相互作用,除了乙醇N-甲基吗啉二氯中最强的氢键是Cl-与O原子上的H原子形成的氢键外,其他两种阳离子,卤素离子与吗啉环上3位和4位碳上的氢质子之间的氢键作用最强;所有的反应均是放热反应,阴阳离子之间的相互作用能非常大,说明阴阳离子之间均形成较强的相互作用,不同的阴离子和阳离子对其结合能都有影响.     

二甲硝胺含能材料的特性研究

引用密度泛函(B3LYP)和单双族耦合理论方法(CCSD)和配合3-21G(d),6-31G(d),6-31+G(d),6-311G(d,p)and cc-pVDZ基组计算二甲硝胺含能材料的(CH3)2N-NO2键的键离解能.将计算的键离解能与实验值比较,我们发现B3LYP计算方法不能计算出满意的键离解能,而CCSD/cc-pVDZ方法能够为二甲硝胺计算出与实验值吻合的很好的N-NO2键的键离解能.因此,当设计和合成新的含能材料时,如果需要计算二甲硝胺的(CH3)2N-NO2键的键离解能,我们推荐用CCSD/cc-pVDZ方法.     

Quantum chemical and topological study on the insertion reaction of dichlorcarbene with acetaldehyde

The insertion reaction mechanisms of siglet and striglet CCI2 with CH3CHO have been studied by using the DFT, NBO, CCSD（T） and AIM method. The geometries of reactions, transition state and products were completely optimized by B3LYP/6-31G（d）. All the energy of the species was obtained at the CCSD（T）/6-31G（d,p） level. The calculated results indicated that all the major pathways of the reaction were obtained on the singlet potential energy surface. The singlet CCl2 can not only insert the Cα--H （reaction I） but also can react with Cβ--H （reaction ll）. There are three main existing pathways and the products are P1 （CH3COHCCl2）, P2 （CH2COHCHCl2） and P4[CHCl2CHCHOH] respectively. Reaction II happens more easily according to the energy changes and the barrier in rate-controlling step. In addition, the important geometries in domain pathways have been studied by AIM theory. And also, the energy changes of H in the inserted C--H bond have been investigated.     

双原子氟化物分子键长的计算

用MPn(n=2,4)方法,分别在6-31G(d)、6-31G(d,p)、6-31+(d,p)、6-31++G(d,p)、6-311G(d,p)、6-311++G(d,p)、6-311G(3df,3pd)、6-311++G(3df,3pd)基组下对十八个双原子氟化物分子的平衡几何结构进行优化,求出了它们的键长。通过与实验值比较可知,用MP2的方法进行平衡几何优化求得的双原子氟化物分子键长更可靠。     

(CH3O)3PO3·(H2O)n(n=1,2)分子间氢键作用的理论研究

用密度泛函(DFT)B3LYP/6-31+G(d)方法研究(CH3O)3PO3.(H2O)n(n=1,2)的分子间氢键作用,对水分子可能与该化合物形成氢键的复合物及水分子作用下该化合物分解时所达到的过渡态,进行全优化,在B3LYP/6-311++G(d,p)的方法下进行单点能计算,并进行零点能校正,进一步探讨由于水分子作用所形成的分子间氢键对(CH3O)3PO3分解所需活化能的影响,比较不同情况下分解所需活化能的大小、几何参数和电荷分布的变化.     

化合物CF3IXY(X,Y=F,Cl,Br,I)成键特性的理论研究

用Gaussian98W程序在HF／STO-3G和B3LYP／6—31G(d)水平上对CF3IXY(X,Y=F,Cl,Br,I)类共10个化合物进行了全优化计算,并计算了它们的键能．对该类化合物的几何结构、成键特性、键能及性质间的关系进行了探讨,进而对该类化合物的反应性及合成其它该类化合物的可能性进行了预测。     

β-二酮二亚胺铝化合物的CO插入反应机理及其成键性质分析

采用ONIOM(B3LYP/6-31G(d):AM1)方法,对β-二酮二亚胺Al配合物LAl[η2-(CSiMe3)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)和LAl[η2-(CPh)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)的CO插入反应进行了理论研究,并在B3LYP/6-311G(d,p)水平上分析了反应物、过渡态和产物的键合特征。结果表明:反应活化能和前线分子轨道能级差较低,该插入过程易于进行;与过渡金属原子的酰基配合物不同,主族元素Al的酰基配合物中,Al原子与酰基碳原子之间不存在σ-π配键,而是Al的3s轨道与酰基C原子的sp2杂化轨道形成的电价配键,且Al的酰基配合物可能较过渡金属类似物有更高的化学活性。     

氧原子对二甲基亚硝胺羟基化反应的机理研究

用量子化学密度泛函（DFT)方法,在B3LYP/6-31G**水平下,研究了氧原子对二曱基亚硝胺(NDMA)羟基化的反应机理。结果表明,氧原子对NDMA曱基上CH键的直接氧化过程,比经单-三交叉点的反应路径要容易的多。反应势能面进一步说明,氧化方式下的羟基化反应是容易进行的放热反应;溶剂化效应和MP2/6 -311G* *更高级别的计算,不改变其反应机理,只改变了活化能的大小。     

CH3CN分子价壳层轨道电子动量分布的理论研究

采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法,选用6-31G,6-311++G,6-311++G(d,p)和AUG-cc-pVTZ基组以及HF方法选用AUG-cc-pVTZ基组对CH3CN分子价壳层轨道电子动量分布进行了研究。理论计算与前人实验结果和利用Snyder和Basch波函数以及HF方法选用431G基组计算得到的理论的动量分布进行了比较。总体而言,除DFT-B3LYP/631G外,采用的其它几种计算均较前人理论计算与实验结果符合更好。对外价轨道7a1,1e和6a1,轨道电子的弥散效应很明显,而轨道的极化效应不明显,且7a1和6a1轨道的电子关联效应比较显著。对内价轨道,不同基组计算结果之间差别很小,表明内价壳层轨道极化和弥散效应很弱。