沥青质分子聚集体中π-π相互作用的研究

采用量子力学与分子动力学相结合的方法对形成沥青质分子聚集体的分子间π-π相互作用进行了研究。结果表明:沥青质分子间的π-π相互作用能随着分子芳香环数的增加而增大;分子中含有的杂原子显著增加了沥青质分子间的π-π相互作用能;沥青质分子的支链长度及类型能够影响π-π相互作用能的大小;当沥青质分子聚集体中含有多个π-π相互作用时,其分子间的聚集作用力会大大增加;沥青质分子间形成π-π相互作用的过程中,分子间有少量的电子转移;色散作用是π-π相互作用中的主要作用。

基于分子间π-π相互作用形成的吖啶荧光化合物超分子结构及其性能研究

合成了10-甲基-1,2-苯并吖啶(10-M ethyl-benzo[1,2]acrid ine,MBA),用X射线单晶衍射方法获得了其单晶结构.结构分析结果表明,在MBA晶体中,由于存在分子间π-π相互作用,形成了一维无限伸展的分子柱.用MBA制备了微米晶体,通过调控反应物的浓度可以获得长方和线状的微米晶体,用荧光显微镜考察了微米晶体的形貌.研究了MBA的紫外吸收和荧光发射光谱性质,实验结果表明,MBA是一种具有蓝光发射特点的有机分子.

层叠苯环π-π相互作用的理论研究

利用DFT B3LYP/3-21G方法,对多个平行重叠排列的苯环体系进行研究.计算结果发现,平行苯环对称中心的距离(d)在0.40～0.46nm之间时,苯环以倾斜的方式层叠,即平行移位结购排列,体系能量有最小值,苯环平面的法线与各苯环中心连线的夹角(A)根据距离的不同分别为:d=0.40nm,A=25°;d=0.42nm,A=29°;d=0.44nm,A=34°d=0.46nm,A=40°.此结果与聚苯乙烯STM图像中苯环的排列结构十分吻合,测得值:d=0.43nm,A=25～30°.

高压下DPP-11超分子结构中的π-π相互作用

通过金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压,利用原位高压同步辐射能量色散X射线衍射(EDXD)和同步辐射远红外光谱研究了压力对DPP-11[2,5-二-(11-十一醇基)-3,6-二-(2-噻吩基)-1,4-二酮吡咯并[3,4-c]吡咯]固体及其在水溶液中胶束体系的影响.实验结果表明,在准静水压条件下,DPP-11固体没有发生相变,但随着压力的增加,分子间的π-π相互作用明显增强.在DPP-11胶束中发现了DPP-11固体中新的远红外吸收峰,此峰随着压力的增加而蓝移,这是由于胶束中π共轭染料基团的π-π相互作用增强所致.

给体和受体取代的苯乙烯衍生物的π-π相互作用

具有电子给体(D)和电子受体的给-受体(D-π-A)分子, 由于在光诱导下可以产生分子内电荷转移(ICT)激发态, 可作为非线性光学和光电转换等材料[1,2]. D-π-A分子由于共轭体系一端是推电子取代基, 另一端是吸电子取代基, 所以其HOMO能级较高, LUMO能级较低[3,4], 在基态容易发生HOMO-LUMO非定域化作用(π-π相互作用). 为进一步研究不同取代基对π-π相互作用的影响, 我们设计合成了以不同长度烷基链的氨基[(CH3)2N, (C12H25)2N, (C18H37)2N]作为给体、弱的受体吡啶基和强的受体吡啶盐基取代的6种苯乙烯衍生物, 利用稳态电子光谱研究了这些给-受体分子的聚集行为. 结果发现, D-π-A分子除了ICT激发态的特殊电荷分离功能外, 在基态有很强的聚集作用.

由氢键和π-π相互作用形成的反-丁烯二酸和反-1,2-二(4-吡啶基)乙烯超分子

氢键和π-π弱相互作用力在形成超分子结构中起着非常重要的作用.本文中反-丁烯二酸和反-1,2-二(4-吡啶基)乙烯通过氢键和π-π弱相互作用形成超分子.去质子化的反-丁烯二酸阴离子和质子化的反-1,2-二(4-吡啶基)乙烯通过N-H…O氢键形成一维链状结构,通过吡啶环之间的π-π弱相互作用形成二维的层状结构,通过相邻层之间的C-H…O氢键形成三维的结构,所以氢键和π-π相互作用对此超分子的形成起了决定性的作用.

α/β类蛋白折叠中π-π相互作用的特异性

以α/β类蛋白的2种典型折叠类型为研究对象,对205个低相似度蛋白样本中的π-π相互作用进行统计分析.计算结果表明,(α/β)8-barrel折叠中π-π相互作用的分布密度高于经典Rossmann折叠,且在关键的局部区域的差异更加显著;芳香族氨基酸在(α/β)8-barrel结构中更容易形成π-π相互作用;色氨酸对应的3种π-π相互作用组合在(α/β)8-barrel折叠中出现的几率显著高于经典Rossmann折叠;(α/β)8-barrel折叠中π-π相互作用形成复杂π网络的能力强于经典Rossmann折叠.上述结果表明,π-π相互作用在α/β类蛋白的不同折叠类型中存在特异性,其在稳定(α/β)8-barrel结构中的作用强于经典Rossmann折叠.

N-乙氧羰基-N'-取代芳基硫脲晶体中的弱相互作用及超分子结构研究

合成了3种N-乙氧羰基-N'-取代芳基硫脲并确定了其晶体结构,晶体结构表明,在这些化合物中存在分子内及分子间的氢键,分子间的氢键将化合物1和2组装成了一维链状的超分子结构,由于空间因素,化合物3没有形成类似于1,2中的氢键组装成的链状超分子结构,而是形成了氢键链接的二聚体.同时在化合物1,3中还存在分子间的芳环间的π-π相互作用.在化合物1的晶体中,这种π-π相互作用使相邻的超分子链之间相互关联.化合物3的晶体中,相邻的二聚体间又通过π-π相互作用连接成了无限延伸的一维链状结构.

巴比妥酸与蜜胺衍生物自组装过程中的π-π相互作用

利用电化学、表面光电压、荧光光谱、FTIR和X射线衍射, 研究了5-(-4-十二烷氧基苯乙烯基)-(1H,3H)-2,4,6-嘧啶三酮(PB12)与4-氨基-2,6-二-十二烷基胺基-1,3,5-三嗪(M12)之间的自组装过程. 结果发现, 在室温等摩尔PB12与M12在氯仿中混合后不仅通过三重互补氢键形成氢键超分子, 而且氢键超分子之间通过π-π相互作用进行进一步组装. 在氢键超分子之间的组装过程中,π-π相互作用是通过M12的HOMO与PB12的LUMO之间的HOMO-LUMO非定域化作用实现的. 氢键超分子之间PB12与M12交替排列, 形成层间距为0.41 nm的纳米管.

具有樟脑基衍生物作为立体位阻β-二酮的环金属铂配合物:一种有效降低分子间π-π相互作用和Pt-Pt相互作用的新途径

合成了一类以立体位阻樟脑基衍生物作为辅助配体的环金属铂(II)配合物并对它们的化学结构、晶体结构和发光性质进行了表征.这类新化合物的结构简式为:ppyPt(O^O),ppy表示主配体(2-苯基吡啶),O^O表示在樟脑基3位上具有不同乙酰取代基团的位阻β-二酮.单晶结构研究表明,虽然这些配合物同其他具有简单β-二酮(如乙酰丙酮等)的环金属铂(II)配合物一样具有正方形的平面构形,同时配合物分子间也具有平面堆积模式,但是,由于配合物中的樟脑基团具有很大的空间位阻,致使配合物的分子平面之间产生相互错动,配合物分子中的芳香环基团不能产生有效的重叠,所以这些配合物具有非常弱的π-π相互作用.分子平面的相互错动也使得金属铂之间产生很大的距离(Pt-Pt最短距离超过6?).这些结果都表明在β-二酮中引入樟脑基团能够有效降低分子间π-π相互作用和Pt-Pt相互作用.溶液发光光谱的研究表明,除配合物2外,这些化合物具有较高的磷光效率.同时,这些配合物的固体发光光谱具有结构发射特征,最大发射波长仅比相应的溶液发光光谱相差几个纳米,表明分子间没有激基复合物产生.分子间非常弱的π-π相互作用、有结构的固体发光性质和较高的磷光效率表明在掺杂磷光发光器件甚至在非掺磷光发光杂器件中,这类磷光材料都具有潜在的应用价值.

一例具有可逆热诱导电荷转移行为的二维氰基桥联W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)配合物

具有不同自旋态的磁性双稳态材料因在存储器件和分子开关领域具有广泛的应用前景而备受关注。本文报道了一种基于W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)电荷转移过程的新型磁性双稳态化合物。通过将4-((2-萘-1-基)乙烯基)吡啶(4-nvp)引入氰基桥接的W^(Ⅴ)-Co^(Ⅱ)层框架中,合成了一例氰基桥联二维双金属网络配合物{[W^(Ⅴ)(CN)_(8)]_(2)[Co^(Ⅱ)(4-nvp)_(4)]_(3)}·4CH_(3)OH(1),其中辅助配体4-nvp可以提供分子内和分子间π-π相互作用。磁性研究结果表明,化合物1表现出可逆的电子转移耦合诱导自旋转变行为(ETCST)。该过程使体系自旋态由W^(Ⅴ)—CN—Co^(Ⅱ)_(HS)(HS=高自旋)变到W^(Ⅳ)—CN—Co^(Ⅲ)_(LS)(LS=低自旋),并伴随着宽度为27 K的热迟滞。

D-π-A分子H-聚集体的电子光谱

合成了具有强电子给体和强电子受体的D π A分子 5 (4 N ,N 二甲氨基苯乙烯基 ) (1H ,3H) 2 ,4,6 嘧啶三酮 (AB1)和 5 (4 N ,N 双十八烷基氨基苯乙烯基 ) (1H ,3H) 2 ,4,6 嘧啶三酮 (AB18) ,并对其电子光谱进行了研究 .AB18在环己烷中聚集体的吸收光谱及AB1和AB18的表面光电压谱在 45 0nm附近出现H 聚集体的谱带 ,比其在氯仿溶液中单体的ICT带蓝移了 30nm左右 .AB1和AB18固体及其高浓度的氯仿溶液分别在 6 2 0nm和 6 10nm附近出现来源于H 聚集体的激基缔合物的荧光 ,6 2 0nm带比单体红移 3 0 0 0cm-1左右 .还探讨具有强电子给体和受体的D π A分子间π π相互作用 .

全有机S型异质结PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化剂增强光催化性能

有机光催化剂以其适宜的氧化还原能带、低成本、高化学稳定性、分子结构和电子结构的可调控性而备受关注。PDI-Ala(N,N’-二(丙酸)-苝-3,4,9,10-四羧酸二亚胺)是一种新型的有机光催化剂,具有较强的可见光响应、低价带位置、强氧化能力等特点。然而,低的光生电荷转移速率和高的载流子复合率限制了它的应用。由于g-C_(3)N_(4)存在芳香杂环结构且PDI-Ala的刚性平面结构存在着离域大π键,g-C_(3)N_(4)和PDI-Ala可以通过π–π相互作用和N―C键紧密结合。通过硫掺杂g-C_(3)N_(4)合成了S-C_(3)N_(4),其能带结构相比于g-C_(3)N_(4)更能与PDI-Ala相匹配。电子离域效应、内建电场和新形成的界面化学键共同促进了PDI-Ala与S-C_(3)N_(4)之间光生载流子的分离与迁移。因此,采用原位自组装的方法制备了一种由有机半导体PDI-Ala和S-C_(3)N_(4)组成的S型(阶梯型)异质结光催化剂。在制备过程中,PDI-Ala通过横向氢键和纵向π–π堆积自组装成超分子。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UVVis-DRS)、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线(MS)等多种表征方法,对PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化剂的晶体结构、形貌、价态、光学性能、稳定性和能带结构进行了系统的分析和研究;利用密度泛函理论(DFT)计算了材料的功函数和界面耦合特性。研究了合成的光催化剂在H2O2生产中的光催化活性以及在可见光照射下对四环素(TC)和对硝基苯酚(PNP)的降解作用。该S型异质结具有能带匹配和紧密的界面结合,加速了分子间的电子转移,拓宽了异质结的可见光响应范围。此外,在PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)光催化降解反应过程中,产生并积累了多种活性物种(h^(+)、·O^(-)_(2)和H_(2)O_(2))。因此,PDI-Ala/SC_(3)N_(4)异质结在降解TC、PNP和H_(2)O_(2)生产方面表现出更强的光催化性能。在可见光照射下,30%PDI-Ala/S-C_(3)N_(4)样品在90 min内去除了90%的TC,H_(2)O_(2)的产率为28.3μmol·h^(-1)·g^(-1),分别是PDI-Ala的2.9倍和S-C_(3)N_(4)的1.6倍。结果表明,由苝二酰亚胺(PDIs)基超分子和S-C_(3)N_(4)组成的全有机光催化剂可有效地用于降解有机污染物和生产H_(2)O_(2)。本研究不仅为全有机S型异质结的设计提供了一种新的策略,而且为理解具有有效界面键合的异质结构催化剂的构效关系提供了新的见解和参考。

4,4′-联吡啶桥联Ni、Co三维配合物的合成与结构

由 Ni( Cl O4) 2 · 6H2 O和 Co( Cl O4) 2 · 6H2 O分别与 4 ,4′-联吡啶、1 ,4 ,7-三氮杂环壬烷 ( tacn)反应 ,得到两种配合物 [Ni( 4,4′-bpy) 3( H2 O) 2 ]( 4,4′-bpy) ( OH) ( CH3OH) ( Cl O4) ( 1 )与 [Co( 4,4′-bpy) 3( H2 O) 2 ]( 4,4′-bpy) ( OH)( CH3OH) 2 ( Cl O4) ( 2 ) ( 4,4′-bpy:4 ,4′-联吡啶 ) ,并进行了元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射等表征 .单晶结构数据表明 ,晶体 ( 1 )属于单斜晶系 ,空间群为 C2 /c,a=1 .7990 ( 9) nm,b=1 .1 4 2 ( 6) nm,c=2 .4 433( 1 2 ) nm,β=91 .936( 1 0 )°,V=5 .0 1 7nm3,Z=4 ,该配合物由 4 ,4′-联吡啶桥联过渡金属形成一维链状结构 .单齿配位的吡啶环上的未配位氮原子与配位水形成了氢键 ,将链连接成二维铁轨型结构 .此结构再通过未配位 4 ,4′-联吡啶、配位水、氢氧根之间形成的氢键而连接成三维网状结构 .未配位的 4 ,4′-联吡啶、甲醇、氢氧根离子、高氯酸根离子被包合在这种网络中 ,展示出一定的包合现象 .此外 ,未配位的 4 ,4′-联吡啶的吡啶环与配位的 4 ,4′-联吡啶的吡啶环之间存在 π-π相互作用 .晶体 ( 2 )与晶体 ( 1 )有相同的结构特性 ,晶体也属于单斜晶系 ,空间群为 C2 /c,a=1 .790 1( 1 7) nm,b=1 .1 5 0 7( 1 1 ) nm,c=2 .

双-锌卟啉对DABCO分子识别的立体构象及其热力学研究

合成了系列不同长度以柔性侧链相连的ｐ/ｐ型双－锌卟啉配合物,用１Ｈ ＮＭＲ和ＵＶ－Ｖｉｓ研究了不同温度下该系列配合物与刚性双齿配体ＤＡＢＣＯ(１,４－二氮杂双环)的轴向配位反应,考察了侧链长度对双－锌卟啉与配体的分子识别能力影响．结果表明,主体分子双－锌卟啉可以对客体分子ＢＡＢＣＯ进行分子识别,合适长度的柔韧烷氧链可以调节主体分子的构象,使ＤＡＢＣＯ嵌入双卟啉两个卟啉环间空位中,形成锌卟啉－ＤＡＢＣＯ－锌卟啉三元夹心式配合物构象．探讨了配位反应中立体构象的变化过程,并测定了热力学参数．

2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸镍(Ⅱ)配合物的合成和晶体结构

本文合成了2个镍配合物[Ni(mtyaa)2(H2O)4]·4(H2O)(1)和[Ni(4,4′-bipy)2(mtyaa)2(H2O)2]·2H2O(2)(Hmtyaa=2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸;4,4′-bipy=4,4′-联吡啶),用X-射线单晶衍射仪测定了配合物的单晶结构,并对它进行了元素分析、红外光谱、热重和粉末X-射线衍射等表征。配合物1和2的晶体分别属于三斜晶系和单斜晶系,空间群分别为P1和P21/n。X-射线单晶结构分析表明配合物1和2中镍原子均采取六配位扭曲的八面体配位模式。在配合物1中配位水和游离水分子与羧基氧之间的氢键作用将单分子结构连成三维网状结构。配合物2中配位水和游离水分子与羧基氧以及配体中的氮原子之间的氢键作用将链连接成二维层状结构。

2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸锌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构和性质（英文）

合成了2个锌配合物[Zn(mtyaa)2(H_2O)4]·4H_2O(1)和[Zn(bpe)(mtyaa)2(H_2O)2]n(2)(Hmtyaa=2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸;bpe=1,2-双(4-吡啶基)乙烷),用X射线单晶衍射仪测定了配合物的单晶结构,并对它进行了元素分析、红外光谱、热重和粉末X射线衍射等表征。配合物1和2的晶体分别属于三斜晶系和单斜晶系,空间群分别为P1和C2/c。π-π相互作用以及配位水和游离水分子与羧基氧之间的氢键作用将配合物1的单分子结构连成三维网状结构。配合物2中配位水与羧基氧以及配体中的氮原子之间的氢键作用将相邻链连接成二维平面结构。

2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸稀土配合物的合成和晶体结构(英文)

由溶液法合成了2个稀土配合物{[Ln(Hmtyaa)3(H2O)2].H2O}n(Ln=Nd,1;Pr,2)(Hmtyaa=2-(5-甲基-1,3,4-噻二唑)-硫乙酸),用X-射线单晶衍射仪测定了配合物的单晶结构,并对其进行了元素分析、红外光谱、热重和粉末X-射线衍射等表征。晶体结构表明:配合物1和2结构相同,都属于三斜晶系,P1空间群。配合物中金属离子均采取九配位模式,金属离子被配体桥连形成一维双链结构,该一维双链被氢键和π-π作用连接成二维层状结构。

镉配合物[Cd(2,2-bipy)(NaN_3)_2]_n的水热合成、晶体结构及热稳定性

在水热法条件下,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、无水乙醇(EtOH)和水[V(DMF)∶V(EtOH)∶V(H2O)=3∶1∶1]为溶剂,基于2,2-联吡啶(2,2-bipy)、叠氮钠(NaN3)和硝酸镉(Cd(NO3)2.4H2O)合成了一维链状超分子配合物[Cd(2,2-bipy)(NaN3)2]n(1)。晶体结构分析表明:该配合物属于三斜晶系,C2/c空间群,在不对称结构单元中一个镉原子与两个NaN3中的两个氮原子和2,2-bipy中的两个氮原子配位。同时,配合物(1)通过分子间氢键和π—π堆积作用形成三维超分子。晶胞参数:a=1.2167 5(5)nm、b=1.4631(6)nm,c=0.656 5(2)nm,V=1.168 2(8)nm3,Dc=2 005 kg/m3,Z=4,F(000)=688,GooF=1.138,R1=0.023 4,wR2=0.057 4。

正辛烷和1-辛烯在CeY分子筛上吸附的分子模拟研究

采用分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法,模拟正辛烷和1-辛烯在Ce离子改性Y型分子筛上的吸附行为。分析了303K、423K温度下正辛烷、1-辛烯分子在CeY中的吸附等温线并对模拟数据进行了Langmuir-Freundlich模型拟合,结合吸附过程的势能分布曲线、分子势能分布密度以及吸附热等数据探究吸附规律。结果表明:正辛烷与1-辛烯在CeY上的吸附符合Langmuir-Freundlich等温吸附模型,正辛烷与1-辛烯和CeY孔道中的Na^+相互作用较强,与Ce(OH)^(2+)间相互作用较弱且随着吸附压力的增大逐渐减小;正辛烷比1-辛烯更容易吸附在CeY上,饱和吸附量更高,最可几相互作用更大,势能随温度变化更大,且正辛烷的吸附热在吸附起始阶段大于1-辛烯,在接近饱和吸附时略小于1-辛烯。这是由于1-辛烯内部存在的C=C键产生了较弱的π-π相互作用,随着温度和吸附量的增加,使得分子间相互作用力较正辛烷更为明显。