淀粉接枝共聚高级水性树脂的合成及其性质研究

以玉米淀粉和丙烯基单体为主要原料 ,对淀粉接枝共聚高吸水性树脂进行中性一步法合成 ,优化合成反应路径 .根据自由基聚合反应机理 ,在引发剂及交联剂作用下淀粉与丙烯基单体进行接枝共聚反应 ,定性及定量地分析反应物溶液pH值、反应温度、引发剂用量以及单体与淀粉的配比等因素对高吸水性树脂吸水性能的影响 ,从而找出最佳反应条件 .同时采用量子化学abinitioUHF方法在 6-3 1G基组水平上对两类淀粉链段自由基模型进行几何优化 ,分析体系的净电荷、前线分子轨道分布规律 ,以及自由基的稳定性和反应活性特征 ,揭示接枝共聚反应机理 .

二维电荷转移型水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Zn(Ⅱ)配合物的电子光谱及非线性光学性质的DFT理论研究

用密度泛函理论 ( DFT) B3 LYP方法 ,在 6-3 1 G( d)基组水平上优化水杨醛缩乙二胺类双席夫碱化合物及其 Zn( )配合物的几何结构 .在稳定构型基础上 ,引入外电场 ,运用有限场 ( FF)方法 ,计算标题化合物体系的非线性光学 ( NLO)系数 ,并与其独立的对称分子片结构进行比较 .同时用含时密度泛函理论 ( TD-DFT)计算各体系的电子光谱 .结果表明 ,两个单席夫碱分子片结合为双席夫碱时 ,二阶及三阶 NLO系数明显增大 ,且 γ比 β显著 .双键桥连 Zn配合物 1 a的 β,γ值均小于相应配体 ,而单键桥连 Zn配合物 2 a的 β和γ值大于相应配体 ,说明金属 Zn在完全共轭和局域共轭体系中所起的作用不同 .

水杨醛缩乙二胺双席夫碱及其Ni(Ⅱ)配合物的电子结构和非线性光学性质的INDO/CI研究

采用量子化学ab initio HF方法，在6-31G（d）基组水平卜，对水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Ni配合物体系进行几何构型优化．以优化的稳定构型为基础，利用INDO／CI方法计算体系的电子光谱，同时用ZINDO-SOS方法给出该系列分子二阶（βijk）和三阶（γijk）非线性光学系数．计算结果表明，共轭性增强有助于增大分子的二阶及三阶非线性光学系数，双席夫碱化合物1的β和γ值分别为35．54×10^-30和-1．20×10^-34 esu，而共轭桥为萘环的化合物4的β和γ值分别为54．22×10^-30和2．00×10^-34 esu，端部引入苯并环的化合物5的β和γ值增加幅度更大．对应的金属Ni（Ⅱ）配合物的β值增加较明显，为配体的1．7～10．8倍，γ值也有不同程度的增加．

淀粉系高吸水性树脂反应中间体稳定性及反应活性的量子化学研究

运用 ab initio UHF方法和 DFT UB3LYP方法在 6 -31 G基组水平下对淀粉系高吸水性树脂反应中间体的模型体系进行几何构型优化 .针对每类自由基对应得到的两种典型的构象异构体 ( 1 a,1 b和 2 a,2 b) ,进行稳定性和反应活性分析 .构型 1 a和 2 b的总能量相对较低 .比较 4个模型体系的前线分子轨道 ,构型 1 a的能隙较小 ,同时 HOMO能量较高 ,易给出电子 ,LUMO能量较低 ,易得电子 ,有利于电子转移 ,因而有较好的反应活性 .自由基自旋密度主要集聚在 C2或 C3上 ,未有较大弥散 ,同时也是前线 MO主要布居位置和重要的反应活性部位 .对构型 1 a与丙烯酸模型分子形成的复合物分析表明 ,两者的反应未经过过渡态 ,在瞬间即可完成 .

聚并苯和聚并吡啶类化合物非线性光学性质及其分子材料设计

选取聚并苯、聚并吡啶和聚并吡嗪的 3种共振结构为基体 ,计算不同共轭单体齐聚物的结构及被取代后的聚合物二阶和三阶非线性光学系数 .结果表明 ,聚合物的二阶非线性光学系数与其单体相比有显著增大 ,被—NH2 和 NO2 取代后的聚并苯、聚并吡啶和聚并吡嗪的非线性光学系数又在聚合物的基础上进一步大幅度增加 ,有的增加 2～ 3个数量级 .在非取代的聚合物中 ,聚吡啶各种结构的二阶非线性光学系数均较大 ;取代聚合物中 ,单—NH2 和—NO2 取代的聚并苯 ,尤其是反式共振结构聚并苯的二位— NH2 和五位—NO2 取代结构的聚合物二阶非线性光学系数高达 3 .2 7× 1 0 - 2 7esu,说明这种— NH2 和 -NO2 取代后的聚并苯是一种很好的非线性光学材料 .

Keggin型杂多阴离子α-[AlW_9Mo_3O_(40)]^(5-)电子性质的密度泛函理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)方法研究Keggin型杂多阴离子α-[AlW9Mo3O40]5-的电子性质.计算结果表明:α-[AlW9Mo3O40]5-的最高占有轨道(HOMO)主要分布在桥氧原子(Ob)上,由Ob原子的p轨道构成,而最低空轨道(LUMO)则集中在Mo原子和Ob原子上,由Mo原子的d轨道和Ob原子的p轨道构成,两者具有反键作用;预测在发生第一次氧化还原反应时,主要是Mo原子得电子被还原;Al原子、W原子和Mo原子都从邻近的O原子上得到电子,负电荷离域在整个阴离子簇的O原子上,并且W桥氧为亲核反应活性中心;W桥氧为碱性最强部位,易于发生亲核反应,这与电荷分析得到的结论一致.

SARS冠状病毒E蛋白的结构研究及功能预测

结合生物信息学方法及分子模拟手段,选择较高准确度的方法,预测了SARSE蛋白的分子结构并探讨其潜在的生物学活性和功能.研究结果表明,SARSE蛋白跨膜区25个疏水的氨基酸形成α-螺旋结构,包埋于病毒外壳磷脂双分子层中;N端10个氨基酸残基位于膜外;C端41个残基则附着于磷脂双分子膜内侧.同时发现,C端由9个氨基酸组成的劈裂是一个可能的活性部位.对分子进行进一步静电势分析证实,E蛋白C端可能的活性部位具有较大的静电势,可能的活性残基具有最大电荷密度,故有较强的结合受体或与其它蛋白相互作用的能力.

超碱金属复合物Al7X^0/-(X=F，Cl，Br，I)的结构及非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了一系列超碱金属复合物Al7X0/-(X=F,Cl,Br,I)的几何结构及二阶非线性光学(NLO)性质.结果表明,不同卤素的连接对Al0/-7簇的几何构型影响均很小.计算得到Al7X和Al7X-体系的垂直电离能(VIE)均低于Cs原子的第一电离势(IP=3.90 eV),表明这些体系具有超碱金属的性质,可称其为超碱金属.此外,采用CAM-B3LYP,M06-2X和PBE0等3种泛函计算了该体系的非线性光学性质,结果显示,上述体系均具有较大的第一超极化率(β0),其中Al7I-的β0值为21679 a.u.,是已知超碱金属复合物BLi6F(11459 a.u.)的1.9倍.值得注意的是,该类体系的第一超极化率随着卤素电负性的减小而增大,即Al7F0/-<Al7Cl0/-<Al7Br0/-<Al7I0/-,与其垂直电离能具有相同的变化规律.

卤素取代螺旋共轭化合物的电子光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

采用量子化学INDO/CI方法研究了卤素取代螺旋共轭化合物的电子光谱.在此基础上,用完全态求和公式(SOS)计算了各化合物的二阶非线性光学系数.通过比较发现在不同位置引入不同卤素,UV/Vis光谱特征峰有所改变,并保持了螺旋共轭化合物原有的高透明特性.左侧取代的化合物的二阶非线性光学系数增大,右侧取代的化合物的β值则减小.通过计算提供了一种新的提高二阶非线性光学系数的方法.

二联吡啶及其二氮取代衍生物电子性质和非线性光学性质的理论研究

采用量子化学PM3方法优化得到二联吡啶及四种二氮取代衍生物的稳定结构,利用ZINDO-SOS∥PM3方法对它们的二阶和三阶非线性光学性质进行计算.结果表明,该类化合物具有良好的非线性光学性质,其中1,6,1′,6′-四氮取代联苯的β值最大,为73 2082C·m,而2,4,2′,4′-四氮取代联苯的三阶非线性光学性质最显著.

共轭杂环对席夫碱体系结构和非线性光学性质影响的量子化学研究

采用量子化学半经验FF/AM1,FF/PM 3,ZINDO -SOS方法 ,讨论了杂环取代对水杨醛缩苯胺结构、电子光谱、非线性光学系数的影响 ,得到这类化合物的特征吸收峰位于 2 94～ 30 3nm ,符合非线性光学材料对透明性的要求 ,且给电性杂环的引入可改善体系的非线性光学性质 。

亚苯基乙烯撑二聚物的电子性质和非线性光学性质的理论研究

采用量子化学PM3方法优化得到亚苯基乙烯撑二聚物的稳定结构,利用ZINDO-SOS∥PM3方法对它们的电子光谱及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.结果表明,该类化合物具有良好的NLO性质,亚苯基乙烯撑二聚物随着苯环的增加二阶NLO系数增大,其最大吸收光谱红移.

杂多酸催化合成淀粉聚醚多元醇及其反应中间体稳定性

采用可溶性固体杂多酸做均相反应催化剂,两步反应使用一种催化剂,在中温、常压条件下,合成了产率较高的符合工业技术指标的淀粉聚醚多元醇,而且催化剂能得到95%以上的回收,简化了工艺过程,提高了产品质量,降低了成本.用元素分析、IR、1HNMR和羟值的测定确定了产物的组成和相对分子质量,对中试实验进行了初步探索,得出最佳合成条件.

异双核X-M之间的磁耦合交换作用:Keggin型杂多酸衍生物[M(H_2O)XW_(11)O_(39)]^(7-)(X=Fe~Ⅲ,Co~Ⅲ;M=Co~Ⅱ)的密度泛函研究

采用DFT-BS方法研究异双核的Keggin型杂多酸衍生物[M(H2O)XW11O39]7-(Ⅰ:X=FeⅢ,M=CoⅡ;Ⅱ:X=CoⅢ,M=CoⅡ)的磁耦合作用,计算得到耦合常数(J)为负值,表明所研究体系具有反铁磁性;J值大小顺序为|J(Ⅰ)|<|J(Ⅱ)|,说明磁耦合作用增强;体系Ⅰ与Ⅱ相比,X由FeⅢ变成CoⅢ,M不变,桥氧原子Ob和Ob2(Ob′2)上的自旋密度增大,进一步从相关BS态的磁轨道比较得出,体系Ⅱ中轨道重叠程度大于体系Ⅰ,结果使X-M之间的反铁磁耦合作用加强.

MeO-取代苯二胺类双希夫碱的二阶非线性光学性质的理论研究

采用量子化学有限场FF/HF方法,计算了水杨醛缩苯胺类双希夫碱及其衍生物的电子结构及二阶非线性光学系数.在分子水平上考察了电子给体、受体对二阶非线性光学系数的影响.结果表明,取代衍生物的二阶非线性光学系数均大于非取代母体,其中在苯二胺桥上连有吸电子基,在亚水杨基上连有给电子基,其衍生物的β值最大,为母体分子的5倍.

杂多酸催化合成淀粉聚醚多元醇及其反应中间体稳定性及反应活性的量子化学研究

采用可溶性固体杂多酸作均相反应催化剂,两步反应使用一种催化剂,在中温、常压条件下,就合成了产率较高的符合工业技术指标的淀粉聚醚多元醇,而且催化剂能得到95％以上的回收,简化了工艺过程,提高了产品的质量,降低了其成本。用元素分析、IR、1H NMR和羟值的测定确定了产物的组成和分子量,对中试实验进行了初步探索,得出最佳合成条件。同时采用量子化学B3LYP方法在6-31+G(d)基组水平上对反应物模型体系进行几何优化,分析体系的前线分子轨道分布规律、净电荷、以及自由基的稳定性及反应活性特征,揭示接枝共聚反应机理。

Lindqvist型钼酸盐修饰的碳纳米管二阶非线性光学性质的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法研究了[Mo6O19]2-修饰的单壁碳纳米管的非线性光学(NLO)性质.结果表明,[Mo6O19]2-修饰的单壁碳纳米管作为特殊的有机-无机杂化体系,具有显著的二阶非线性光学响应.通过调整[Mo6O19]2-与纳米管之间的角度,体系的稳定性显示出规律性的变化趋势,且二阶NLO响应发生了变化.对静场二阶极化率(βvec)有主要贡献的电子跃迁特征表明,[Mo6O19]2-与碳纳米管之间角度的改变影响了分子内的给受体特征.当角度达到30°时,化合物显示出最大的βvec值,此时杂多阴离子簇为电子受体,而碳纳米管为电子给体.此外,在碳纳米管的端位连接电子给体(如氨基)可有效地增大βvec值.

Lindqvist型[M6-nMonO19]p-阴离子(M=W，Nb，Ta)电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法探讨了取代Mo原子对[W6-nMonO19]2-,[Nb6-nMonO19]p-和[Ta6-nMonO19]p-体系的M—Ot(M=W,Nb,Ta)键的活化作用.计算结果表明,随着取代Mo原子数的增多,[M6-nMonO19]2-(M=W,Nb,Ta)中M—Ot键的键能逐渐减小,因此Mo原子的引入使M—Ot键活化.在[W6-nMonO19]2-中,Mo—Ot键的键能小于W—Ot键的键能,因此,Mo—Ot键比W—Ot键易断裂,与实验结果一致.而在[Nb6-nMonO19]p-和[Ta6-nMonO19]p-体系中,Mo—Ot键的键能大于M—Ot(M=Nb,Ta)键的键能.Nb和Ta原子的端氧Ot的电荷大于Mo原子的端氧Ot的电荷,初步预测,当[Nb6-nMonO19]p-和[Ta6-nMonO19]p-与有机胺反应时,Nb—Ot和Ta—Ot键优先断裂,易与有机胺的氮原子成键.

氨基酸修饰的手性多酸的电子结构和光学活性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了L-O2CCHCH3NH3(L-Alanine)修饰的手性多酸[SeⅣMo6O21(L-alanine)3]2-,[SbⅢMo6O21(L-alanine)3]3-及[BiⅢMo6O21(L-alanine)3]3-的几何结构、电子结构以及紫外-可见(UV-Vis)谱和电子圆二色(ECD)谱.通过对电荷转移跃迁性质的分析,探讨了多酸中杂原子对手性光学性质的影响.结果表明,杂原子(Se,Sb,Bi)对多酸的几何结构影响较大,且对该类体系的UV-Vis谱的吸收峰的强度和峰形都有显著的影响.其ECD谱的转动吸收方向和强度以及吸收峰位和峰形也因杂原子的不同而发生明显变化.低能区UV-Vis谱和ECD谱的产生主要源自多酸中氧原子的p轨道到Mo原子d轨道的电荷转移跃迁,而对于高能区的UV-Vis谱和ECD谱的产生,则主要为多酸中杂原子以及与杂原子直接相连的氧原子p轨道到Mo原子d轨道的电荷转移跃迁.

Lindqvist型多酸螺芴氧杂蒽衍生物电子性质和吸收光谱的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了螺芴氧杂蒽修饰Lindqvist型多酸基有机-无机杂化衍生物的电子性质、吸收光谱和跃迁性质.结果表明:各体系的最高占据分子轨道(HOMO)能级均低于电解质I-/I3-的氧化还原电位,保证染料快速有效地再生;最低未占据分子轨道(LUMO)能级均高于TiO2的导带能级,有利于电子从激发态染料注入到TiO2导带;各体系的吸收光谱均呈现出2个主要吸收峰,在可见光区具有较强吸收,与咔唑相比,向螺芴氧杂蒽引入三苯胺有利于吸收光谱红移;各体系均具有较强的光吸收效率.电子注入自由能计算表明:用芘和芴取代三苯胺一个苯环的体系3和4具有较大的电子注入效率,这2个体系有望成为性能优异的光敏染料.