连接不同轴向配体铁卟啉体系的自旋非极化和自旋极化密度泛函活性理论研究(英文)

血红素在许多生化反应中起着至关重要的作用,且血红素的核心为卟啉环配位铁离子.文献采用密度泛函活性理论及其自旋极化方法对卟啉环连接的金属离子的选择性进行了研究,发现卟啉环连接铁离子时其结构和活性与连接其他金属离子的体系有很大的差异.实验研究表明,轴向连接不同配体对体系的结构和活性有显著影响.本文采用密度泛函活性理论及其自旋极化方法对铁卟啉体系中铁离子轴向连接不同配体的体系进行系统探究.轴向配体包括SMe,SHMe,1H-咪唑及衍生物,OH,H2O,H2O2,CO,NO,O2,呋喃,异吲哚,吡咯和吡啶.通过对全局和局域化学活性描述符的计算分析发现,当配体是CO时,体系化学性质稳定、反应活性也低;在众多种体系中H2O和SHMe的得失质子对体系活性的影响最大.这些计算结果对更深入了解血红素及其类似体系的活性和作用机理有重要意义.

用密度泛函活性理论和Hammett常数预测单双取代苯酚的酸性(英文)

用从头算和密度泛函理论准确预测分子的酸碱性仍然是一个悬而未决的理论和计算难题.近年来运用密度泛函活性理论(DFRT)发展的分子静电势和价自然原子轨道等概念为该问题的解决提供了一个简单而有效的途径.最近我们还提出用Hammett常数预测分子酸碱性,并发现对苯甲酸衍生物其预测精度与DFRT方法一致.本文将这两个新方法运用于苯酚衍生物体系以验证其普适性,一共计算了83个体系.发现二者均可以得到较好的预测精度,且DFRT方法比Hammett常数结果稍好.对进一步从局部和整体角度理解分子性质的起源以及这些性质的决定因素提供了有益启示.该文同时还验证了Hammett常数求和规则的普适性.

密度泛函活性理论预测单取代和多取代苯甲酸的pKa值

酸碱性是分子非常重要的物理化学性质之一通常用pKa值来表示,但由于受稳定性等诸多因素的制约从实验上准确测定一些分子的pKa值仍有困难.从理论和计算上寻找有效和可靠的预测酸碱性的方法仍然是目前文献上活跃的课题.最近,我们从密度泛函活性理论的角度提出了一个简单而有效的方法来计算分子的酸碱性.本文试图把该方法应用于苯甲酸体系,预测单取代和多取代苯甲酸的pKa值.我们发现,本文的预测结果比文献报道最好的计算值都要精确.

密度泛函活性理论中的Rényi熵,Tsallis熵和Onicescu信息能（英文）

根据密度泛函理论,分子的电子密度确定了该体系基态下的所有性质,其中包括结构和反应活性.如何运用电子密度泛函有效地预测分子反应活性仍然是一个有待解决的难题.密度泛函活性理论(DFRT)倾力打造这样一个理论和概念架构,使得运用电子密度以及相关变量准确地预测分子的反应特性成为可能.信息理论方法的香农熵和费舍尔信息就是这样的密度泛函,研究表明,它们均可作为反应活性的有效描述符.本文将在DFRT框架中介绍和引进三个密切相关的描述符,Rényi熵、Tsallis熵和Onicescu信息能.我们准确地计算了它们在一些中性原子和分子中的数值并讨论了它们随电子数量和电子总能量的变化规律.此外,以第二阶Onicescu信息能为例,在分子和分子中的原子两个层面上,系统地考察了其随乙烷二面角旋转的变化模式.这些新慨念的引入将为我们深入洞察和预测分子的结构和反应活性提供额外的描述工具.

运用密度泛函活性理论的信息论方法研究苯并富烯衍生物的芳香性（英文）

文献中已有越来越多的芳香性体系被发现,同时也有越来越多的芳香性指标被提出来,但是如何解释芳香化合物稳定性的起源以及理解芳香性的本质仍然是当今理论化学中一个悬而未决的难题。运用我们新近提出的密度泛函活性理论信息论方法,不久前我们曾对一系列富烯衍生物进行了系统研究并得到了一个全新的认识。本文进一步探讨苯并富烯衍生物的芳香性行为,目的在于考察一个或多个苯环与富烯连接之后其芳香性发生变化的情况。运用香农熵,费舍尔信息,Ghosh-Berkowitz-Parr熵,Onicescu信息能,信息增益,以及相对Rényi熵六个信息量,和四种芳香指标,ASE,HOMA,FLU和NICS,我们系统地研究了信息量和芳香性指标在单、双、三苯并富烯衍生物中的相关性。我们发现,不管是否有苯环与富烯相连,芳香指标和信息量的交叉相关性都是一样的。这表明,虽然苯环本身具有芳香性,但苯环与富烯相连并不能改变富烯的芳香性与反芳香性本质。苯并富烯衍生物与富烯衍生物的芳香性和反芳香性一致。苯并富烯衍生物的芳香性和反芳香性完全取决于富烯本身的芳香性和反芳香性。这些结果为认识和理解复杂体系芳香性和反芳香性起源和本质将提供有益的启示。

为什么是锌? 锌指蛋白质金属键合专一性的密度泛函活性理论研究(英文)

采用密度泛函活性理论研究了以锌指蛋白为基础建立的3种锌指模型,MS4-xNx(M为二价金属离子Mg,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn;S和N分别代表组氨酸和半胱氨酸残基;x=0,1,2),并探讨了其金属结合特异性.结果表明,当锌离子参与键合时,体系既表现出最大稳定性,同时又显示出最大反应活性.这种同时把稳定性和反应活性有机地结合于一体的特质清楚地说明了锌指蛋白质分子对金属锌离子键合的专一性.

溶剂效应对香豆素模型分子中密度泛函活性指标的影响（英文）

运用密度泛函活性理论研究了香豆素在非极性和极性溶剂中的行为和规律.结果表明香豆素的分子结构和活性指数与溶剂介电常数ε相关因子(ε-1)/(2ε+1)直接关联.在非极性和极性溶剂中一些结构参数和电荷分布数与该因子成良好的线性关系,但密度泛函活性指标与相关因子却存在完全不同的相关性.在非极性溶剂中它们是线性相关关系,而在极性溶剂中它们表现出二次方的相关性.本文讨论了这种行为差异存在的可能内在原因,为理解溶剂效应对活性指数的全面影响提供理论依据.

莽草酸分子活性及光谱的密度泛函研究

本文以八角的成分莽草酸分子为研究对象,通过密度泛函理论方法探究了基态分子构型的电荷分布、振动频率、核磁共振等光谱性质.计算结果与实验结果基本一致,相对误差较小.通过对分子前沿轨道、热力学参数、Fukui函数、二级微扰能及自然轨道(NBO)分析等进行了详细的计算,推导出莽草酸分子以供电子性质为主,其中O(6)原子为主要活性位点中心,同时C(4)=C(5)与C(7)-O(8)键能产生强烈的共轭效应,这些部位也为分子药理活性位点.这些研究为莽草酸分子的活性做了理论解释,为后续实验的设计发挥了积极的科学意义.

抗艾滋病药地达诺辛光学活性的模拟与标注

基于量子化学理论的基组和方法,对抗艾滋病药物地达诺辛分子的紫外-可见吸收光谱,红外吸收光谱,核磁共振吸收氢和碳光谱等进行了计算与标注。自然原子轨道电荷和前线分子轨道图模拟表明,杂环胺基官能团上的氮和氢原子可能是其生理活性的反应位。

双核镉配聚体及其衍生物荧光光谱发光机理的计算化学研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311+G(d)水平上,对双核镉配聚物1[Cd2Cl4(Hbm)2](Hbm=1H-benzimidazol-2-ylmethanol)及其5种衍生物([M2Cl4(Hbm)(Hbm-R)],M=Zn2+,Hg2+;R=—CH3;—NH2;—CN)的荧光光谱的发光机理进行了研究.对其基态结构进行全优化,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在B3LYP/6-311+G(d)水平上计算其吸收光谱;同时采用CIS/6-31G(d)方法优化其最低激发单重态S1的几何结构,并用TD-DFT计算其发射光谱.结果表明,电子在基态S0与激发态S1间的跃迁,主要是在卤素配体到金属离子之间的电荷转移;模拟的吸收光谱和发射光谱峰的计算最大值与实验值基本吻合.改变中心金属离子和咪唑环上的取代基可以调控发光材料的光谱波段.此外,运用密度泛函活性理论(DFRT)研究了它们的电子结构和反应活性,发现金属离子的亲电福井指数与分子的发射光波长存在较好的相关性,相关系数(R2)达0.993.这些结果将对苯并咪唑类电(光)致发光材料的分子设计以及其他电致发光材料的分子模拟提供有益的启示.

用静电势电荷预测达格列净衍生物溶解度和光谱

基于密度泛函理论(DFT)和密度泛函活性理论(DFRT)和方法(MO6-2X/6-31+G**),利用软件Chemoffice 2004分子建模,用Gaussion 09W软件优化分子结构,用ACD Lab 6.0软件预测新型降糖药达格列净分子及其衍生物分子的水溶液溶解度参数等,优化了16种降糖药达格列净及其衍生物的结构,得到了桥头O原子的密立根电荷(Mul-O),桥头O原子的自然原子轨道电荷(NBO-O),桥头O原子的静电势电荷(ESP-O)和桥头O原子的海秀巴赫电荷(HIR-O)。探讨了常见的10类基组和泛函对ESP电荷值的影响。对比分析其它种类电荷数据发现,桥氧原子的ESP-O电荷与达格列分子及其衍生物水溶液的分子溶解度存在较强烈的线型关系(y=3.699+24.66x,R=0.929)。基于密度泛函理论与方法(DFT B3LYP/sto-3 g),对比展示了药达格列净及其单取代衍生物的三大分子吸收光谱(红外光谱,拉曼光谱和紫外吸收光谱)的差异,并表征了它们的峰位和峰型。