卤代烷第一电离能的变化规律研究

卤代烷RX的第一电离能Ip的变化规律可用如下方程表示：Ip（eV）＝3.3380＋0．7344Ep（X）＋2.7424[（1／ax）qx]－1．4302PEI其中，Ep（X）、αx分别为卤素原子最外层P电子的电离能和原子极化度，qx是卤代烷RX分子中卤原子X所带的部分电荷，PEI是RX分子中烷基R的极化效应指数．研究结果表明用上式估算卤代烷的第一电离能与实验值符合的比较好．

原子距边矢量、三键数与烷烃的^(13)C NMR化学位移

提出一个新的原子描述符—原子距边矢量（μ）来表达碳原子在烷烃中所处环境信息，用该矢量和三键数作为参数与烷烃碳原子（含２～９个碳原子共６３个烷烃分子，计３２６个不等价碳原子）的１３ＣＮＭＲ化学位移相关联，得到的多元线性回归分析结果为：标准偏差Ｓ仅０．９６２９ｐｐｍ，相关系数Ｒ为０．９９５７．用所得线性方程预测得精度为：误差在１．０，１．５和２．０ｐｐｍ以内的分别占８３％，９０％和９５％．

单取代烷烃定量结构保留相关研究中的分子结构分区处理方法

将单取代烷烃RX(X=卤素,OH,SH,NH2等)分子结构分为两个区域(R和X)来提取分子结构参数,从三方面影响因素(烷基R、取代基X、R与X的相互作用)来定量关联RX的气相色谱保留时间。实验测定了37种单取代烷烃RX的气相色谱保留时间,并以键连接矩阵特征根之和EVM、烷基极化效应指数PEI、取代基质量分数w和取代基上氢原子所带部分正电荷ΔNH4个参数为变量,建立了定量结构保留相关模型。该模型具有良好的预测能力和外推能力,对醇在不同色谱柱上的保留指数进行了预测,结果与测定值符合得较好。

不饱和链烃分子结构与沸点的关系

在分子图的基本结构要素的基础上 ,提出了三个新的拓扑指数 :顶点度 -距离指数 (VDI) ,边度 -距离指数(EDI)和奇偶指数 (OEI) ,并用这些指数对C2 —C2 0 的 15 0个不饱和链烃 (包括烯烃、炔烃及烯炔 )的沸点 (bp)进行相关分析 ,得到如下回归方程 :ln(795 -bp) =6 .935 0 4 4 - 0 .373392EDI1/ 5- 3.90 0 5 6 4× 10 -2 OEI+6 .396 343× 10 -3 VDI (F =10 5 39.14 ,r =0 .9977,s=6 .2 4 ) ,该回归模型对不饱和链烃的沸点具有较好的估算和预测能力 ,表明本文所提出的三个拓扑指数具有良好的结构

一种电负性新标度:基态自由原子价壳层电子平均吸引能

原子吸引价电子的总能力可由基态自由原子的价电子离子化能（ＴＩＥ＝ΣｎｉＥｉ）及其电子亲合能（ＥＡ）之和来度量。该和值亦称为总吸引能，记为ＴＡＥ＝ΣｎｉＥｉ＋ＥＡ，此处Ｅｉ为基态自由原子价壳层电子的离子化能，Σｎｉ为与之相关的价壳层电子数，ＥＡ则是电子亲合能。所指出的新电负性标度χＣＬ与总吸引能ＴＡＥ除以原子价壳层电子数目Σｎｉ之值即平均吸引能成正比：χＣＬ＝０．１８１３ＡＡＥ＝０．１８１３ＴＡＥ／Σｎｉ＝０．１８１３（ΣｎｉＥｉ＋ＥＡ）／Σｎｉ，进一步从原子总吸引能ＴＡＥ可确定其价轨道电负性。

烷烃中碳氢键离解能的估算及其应用

将烷烃中的C—H键看成氢原子H与烷基Ri相连接而成的Ri—H键 ,以烷基的HOMO能级和氢原子的轨道能来关联Ri—H键的离解能BDE .研究表明 ,烷烃分子中Ri—H键的离解能BDE与烷基Ri的极化效应指数PEI(Ri)有良好的线性关系 :BDE =c +dPEI(Ri) .所得方程具有良好的估算精度 .烷基Ri极化效应指数PEI(Ri)在羟基自由基与烷烃反应速度常数的定量相关中 。

烯烃顺反异构的拓扑方法研究

在烯烃的顺式与反式异构体中,处于碳碳双键两端的顶点间的距离是不同的.可根据几何原理计算与双键相连的顶点间的空间距离,并以此构造分子图的修正距离矩阵来区分这种差异.按照我们已报导的顶点度鄄距离指数(VDI)和边度鄄距离指数(EDI)的计算方法,用修正距离矩阵(MD)代替距离矩阵(D),得到修正的顶点度鄄距离指数(MVDI)和修正的边度鄄距离指数(MEDI).这两个参数能较好地区分烯烃顺反异构体的分子结构信息.对烯烃顺反异构体的沸点(b.p.)、折光率(n20D)、密度(D20)及摩尔折光率(nM)等物化性质进行定量相关,得到模型方程的相关系数(R)分别为0.9981、0.9570、0.9884和0.9999.同时,交叉验证和随机抽样预测结果表明模型具有良好的稳定性和较强的预测能力.

单取代烷烃液相生成焓估算新方法

根据烷基R和取代基X(Cl、Br、I、OH、SH、NO2、CN、NH2、CHO和COOH等)本身的电子效应,应用烷基R的极化效应指数PEI和取代基X的电负性!X定量描述单取代烷烃RX中R和X间的相互作用,再结合已提出的C—C键和C—H键的键连接矩阵的特征根,建立了一个估算单取代烷烃RX液相生成焓的方程:fH0(RX,l)=-39.5001X1CC+33.5508NCC-0.0789X1CH-25.7087NCH+0.1557Sij+0.9976H(X)-27.6642PEI(R)×X+31.5043X此方程用于估算RX的生成焓,不仅结果非常令人满意(其相关系数R达到0.9999,标准偏差SD仅为2.87kJ·mol-1),而且方程中各项参数的物理意义也非常明确,便于人们深入地理解分子结构与性能的关系.应用去一法(leave-one-out)对以上方程进行交叉验证分析表明该方程具有较好的稳定性和较强的预测能力.研究发现,著名的Luo氏方程是上述方程的一种特殊形式,上述方程是对Luo氏方程的一个较大扩展.该方法为研究更复杂体系内基团之间的相互作用提供了一种新的方法和思路.

取代苯类分配系数的估算和预测

首先计算出取代苯化合物的分子极化指数和碳链准长度Ｎ′，然后以苯为参考化合物计算取代苯的相对碳链次长度Ｎｒ′。发现用Ｎｒ′参数能较好地估算和预测烷基苯、卤代苯、取代苯酚和取代苯胺等各类化合物的正辛醇／水的分配系数ｌｏｇＫｏｗ。

有效碳链长度与链烷烃沸点

对于碳原子数目为N的链烷烃,我们提出其有效碳链长度N_E=(PT_(直,N)/PT(支,N))·N。式中PT_(直,N)和PT(支,N)分别为直链和支链异构体的分子极化指数。研究表明,链烷烃的沸点Tb(K)与N_E有以下关系:log(1076.575-Tb)=3.034649-5.043171×10^(-2)N_E^(2/3)。

原子电负性和极化度对卤代甲烷C 1s电子电离能的影响

以原子的电负性χP和极化度α为基本参数,估算卤代甲烷CHnY4-n-mZm(Y,Z=F,Cl,Br,I)C1s电子电离能的电荷效应和松弛效应.电荷效应由C—H和C—Y(Z)键两端原子的电负性差来度量,松弛效应由碳原子带的电荷乘上氢和卤素原子极化度来衡量,进而用电荷效应和松弛效应一起表达卤代甲烷中C1s电子电离能的静电-松弛屏蔽效应ΔSi.将ΔSi代入类-Slater模型,得到卤代甲烷中C1s电子电离能E1,C的估算方程,该方程的相关系数r=0.99987,对27个卤代甲烷的计算值与实验值之间的平均绝对误差仅为0.038eV,小于实验误差0.1eV.同时,用留一法(leave-one-out)进行交叉验证(相关系数rcv=0.99977,预测值与实验值之间的绝对平均误差只有0.049eV),结果表明所得方程具有良好的预测能力和稳定性.

用碳链准长度估算多环芳烃的分配系数

根据极化效应指数理论计算出多环芳烃的分子极化指数和碳链准长度（Ｎ＇），研究发现，碳链准长度Ｎ’与多环芳烃在正辛醇／水两相的分配系数ｌｏｇＫｏｗ有良好的线性关系，它可表示为ｌｏｇＫｏｗ＝０．５４４１＋０．３７６７Ｎ’ｎ＝３２Ｒ＝０．９８０４ｓ＝０．２２１４。用Ｎ’估算和预测多环芳烃的分配系数ｌｏｇＫｏｗ与测定值和Ｌｅｏ碎片法估算值一致，并且准碳链长度Ｎ’可直接从分子结构计算得到，经验成分较少，也不需要引入其它结构校正因子。

分子极化效应与烷烃、醇的空腔表面积

烷烃以及醇在水中形成的空腔表面积CSA可由下式计算:CSA=122.984+8.65736SBL-103.862△MPEI。其中SBL是分子中所有化学键长度的总和,△MPEI是含有相同碳原子数目的(烷烃或者醇)支链异构体分子极化效应指数MPEI_支与直链异构体分子极化效应指数MPEI_直的差值。

卤代甲烷的键离解能与取代基效应

将芳环上取代基的电子效应参数引入卤代甲烷,以卤代甲烷分子Y-CHnX3-n(n=0～3;Y=H,F,Cl,Br,I;X=F,Cl,Br,I)中Y—C键的标准键焓EYs-C与中心C原子相键连原子的场/诱导效应之和ΣFi、共轭效应之和ΣRi以及诱导偶极之和Σ(α×F)为参数,建立了一个定量估算卤代甲烷分子中Y—C键离解能(BDE)的通用模型,BDE(Y—C)=57.5460+0.8855EYs-C-101.0780ΣRi-64.8390ΣFi-10.1034Σ(α×F).对35个C—H,C—F,C—Cl,C—Br和C—I键回归分析结果表明,估算Y—C键离解能的精度在实验误差范围内.对外部数据集的预测结果表明,该模型具有较高的预测精度,可用于预测还没被实验测定的卤甲烷中Y—C键离解能.还对卤代甲烷中104个C—Y键的键离解能进行了预测.将芳环上取代基效应用于研究饱和体系化学键性能,有利于深入理解取代基效应对化学键性能的影响.

烷烃电离能和生成焓的相关性

根据化合物形成过程中价电子能量变化与生成焓之间的关系,推导出烷烃的生成焓和电离能之间的关系.以21个烷烃化合物为模型将实验测定的电离能与标准生成焓进行直接关联,证实了模型方程的适用性,所得回归方程的相关系数达到0.9999,估算值与实验值之间的标准偏差仅为0.03eV.同时还利用实验测定的标准生成焓对一系列烷烃的电离能作了预测.

烷烃与羟基自由基反应速率常数的估算

根据烷烃分子中碳氢键离解能与烷基Ri的极化效应指数(PEI)的关系,由PEI表达烷烃C-H键与羟基自由基反应的活化能E;用烷基Ri的拓扑立体效应指数(TSEI)定量相关阿仑尼乌斯公式中的指数前因子A.研究表明PEI、TSEI和温度T三参数可以定量关联羟基自由基与烷烃中伯、仲、叔碳氢键反应的活性.所得方程可以准确地区分不同C-H键的活性.结合烷基Ri的PEI和TSEI参数用于预测不同温度下烷烃、环烷烃与羟基自由基反应的绝对速率常数和相对速率常数,预测值与实验值一致.

脂肪族胺、醇和醚气相碱性的通用表达式

脂肪族胺、醇和醚的气相质子亲合能(PA)与N、O原子所带电荷(qx)、烷基的极化效应指数(PEI)以及N、O原子的sp^3杂化轨道能量[E_X(sp^3)]的关系可以表示为:PA(kJ/mol)=2383.5547-1060.3351qx+59.4247∑PEI-117.0142E_X(sp^3)。上式较好地表达了脂肪族胺、醇和醚气相碱性变化的共同规律。

胺、醇和醚类化合物电离能的估算

脂肪族胺、醇、醚、硫醇和硫酸的第一电离能Ip与N、O、S原子的电负性X_Z^O、分子中N、O、S原子的部分电荷q_z以及烷基的极化效应指数PEI的关系可以表示为: Ip(eV)=4.4851+3.0727X_Z^O+7.1702q_z-1.3949∑PEI上式较好地表达了脂肪族胺、醇、醚、硫醇和硫醚的第一电离能变化的共同规律。

共轭烯烃的共轭极化势

从共轭极化出发 ,以共轭极化过程的双极态静电能的平均值与非极态静电能的差值作为共轭极化势(CPP) .用共轭极化势与共轭烯烃紫外吸收最大波长的能量相关 ,用量子化学从头计算得到的前线轨道能量与其紫外吸收最大波长的能量进行相关 ,得到前者与后者相近的结果 .进一步以有效极化效应PEI(ef)来定量烷基极化效应对共轭烯烃双极态的稳定作用 ,并以CPP和PEI(ef)两个变量与共轭烯烃紫外吸收最大波长的能量相关 ,得到具有良好预测能力的定量方程 :ν =1.174 6 +5 .0 187CPP - 0 .4 32 0 4PEI(ef) ,R =0 .9995 ,s =0 .0 4 0 3,F =10 85 3.2 8,n =2 3研究结果还表明 ,依靠增加取代基数量的方法来降低紫外吸收能量不及增加共轭链的长度有效 .

距离-边数拓扑指数——饱和链烃类化合物的结构/性质相关性研究

本文提出一种新的拓扑指数——距离-边数拓扑指数S_q,并用于研究饱和链烃类化合物的理化性质,获得比较满意的结果.与其它已有的拓扑指数比较,该指数结构选择性和相关性好,并且计算更加简便.