[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)]配合物的合成、晶体结构及量子化学研究

采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co^(3+)为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物进行了结构表征和电子结构分析。结构解析表明,该配合物单晶体属于三斜晶系,■空间群,晶胞参数为:a=0.825 3(2)nm,b=0.892 0(3)nm,c=0.898 7(3)nm,α=106.497(4)°,β=90.281(4)°,γ=113.861(4)°,V=0.574 7(3)nm^(3)。中心金属离子Co(Ⅲ)位于拉长八面体配位环境中,每个配合物分子由一个Co(Ⅲ)离子、3个叠氮阴离子和1个二亚乙基三胺组成,一个叠氮离子的两个N原子位置无序,占有率各为50%。单核结构之间通过N—H…N分子间氢键和π…π堆积组装成一维链状超分子结构。此外,以X射线衍射分析得到的晶体结构为计算模型,采用密度泛函理论(DFT)对配合物1的几何构型进行了全构型结构优化和振动频率计算,分析了配合物的单点能、原子电荷分布及前线分子轨道等性质。量子化学计算结果表明该配合物构型为稳定构型,且与实验结果相吻合。

过渡金属硫代磷酸盐NiPS_(3)催化析氢的密度泛函分析

为了对过渡金属硫代磷酸盐NiPS_(3)的催化析氢活性进行探究,文章以团簇NiPS_(3)为局域模型,基于拓扑学原理与密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp水平下,利用Gaussian09对团簇NiPS_(3)的初始构型进行全参数优化计算,分析其催化析氢过程,找出催化析氢活性最高的构型。通过分析团簇NiPS_(3)与水分子的前线轨道图、前线轨道能级差与结合能,结果表明,构型4^((4))在吸附和脱附过程中的能级差均最小,且其在脱附过程中间产物的结合能也最小,说明构型4^((4))具有较强的吸附和脱附氢原子的能力,催化析氢活性最高。

哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物结构和活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法,在PW91/DNP水平上研究了七种哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物的结构,化学活性和前线轨道.结果表明:含有卤素化合物的前线轨道能隙(Eg)降低,7b,8b,9b的能隙比7a,8a,9a分别低0.053,0.063,0.010eV.含有卤素的化合物中,Eg越小,对水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani bacteria)的抑制率越高,而不含卤素的化合物中,Eg越大,对苹果轮纹菌(Dothiorella gregaria bacteria)的抑制率越高.

O-羟丙基-N-烷基壳聚糖合成的理论研究

设计O-羟丙基-N-烷基壳聚糖合成路线,采用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d,p)方法,对相关物种进行分子结构优化,所得构型均为稳定构型.对各阶段反应物分子的NBO电荷分布、键级进行模拟计算,讨论了分子的反应活性和反应位点.对各阶段反应物分子的前线轨道(FMO)进行模拟计算,分析计算结果,预测了实际反应可能发生的位点.本文研究结果为两亲性壳聚糖改性提供了一定的理论参考价值.

2,3-二取代喹唑啉-4(3H)-酮化合物结构和活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似（DFT/GGA）方法,在PW91/DNP水平上研究了21种2,3-二取代喹唑啉-4（3H）-酮化合物的结构、化学活性和前线轨道.结果表明：此类化合物的能隙Eg大部分都在3.50-3.60 e V之间,其中在喹唑啉环3位上取代甲氧基苄基,或是在8位上取代甲基,化合物的能隙降低,而且甲氧基在苄基的间位比对位降低得更厉害.通过比较还发现,2,3-二取代喹唑啉-4（3H）-酮化合物对水稻纹枯菌（Rhizoctonia solani bacteria）的杀菌活性与哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物对水稻纹枯菌的杀菌活性相当,而哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物比2,3-二取代喹唑啉-4（3H）-酮化合物对苹果轮纹病（Botryospuaeria gregaria bacteria）杀菌活性好.

吡唑联吡咯类化合物结构和活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法,在PW91/DNP水平上研究了10种吡唑联吡咯类化合物的结构、化学活性和前线轨道.结果表明:此类化合物的能隙Eg大部分都在3.50~4.20e V之间,其中在吡咯环3位取代三氟甲基,或是在吡咯环5位取代4-甲苯氧基,化合物的能隙变宽.通过比较还发现,吡唑联吡咯类化合物对水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani bacteria)的杀菌活性比2,3-二取代喹唑啉-4(3H)-酮化合物和哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物对水稻纹枯菌的杀菌活性都差.

团簇Ni_3CoP的成键和催化性质

基于密度泛函理论,以团簇Ni_3CoP为模型对非晶态合金Ni-Co-P的成键性质以及催化活性进行研究。发现团簇Ni_3CoP各构型中不同原子间的成键强度与作用效果存在差异,且对团簇Ni_3CoP的稳定性产生较大影响,其中Co-P成键键级所占比例的大小是单重态与三重态构型稳定性出现较大差异的主要原因;团簇Ni_3CoP中各原子对前线HOMO、LUMO轨道均有不同程度的贡献,为团簇Ni_3CoP的催化反应提供了良好的催化环境;Ni原子是前线轨道的主要贡献者且贡献分布范围广,说明Ni原子最有可能作为团簇Ni_3CoP潜在的催化准活性位并且能使团簇Ni_3CoP呈现出多样的催化活性;此外,Ni原子与Co原子对前线轨道的贡献呈"此消彼长"之势。

团簇Fe4P的成键和催化性质

根据拓扑学原理从密度泛函理论方面对团簇Fe4P进行全参数优化和频率计算,得到8种优化构型,其中构型1(2)能量最低,稳定性最好,构型5(4)的能量最高,最不稳定。团簇重态的变化对构型稳定性有较大的影响,二重态的各优化构型稳定性好于四重态。综合键级和键长的分析得出Fe1-P和Fe2-P键是团簇Fe4P各优化构型稳定性的主要贡献者,Fe1-Fe2和Fe3-P键对构型作用效果的不同,造成二重态与四重态稳定性存在差异。Fe、P原子对前线轨道HOMO、LUMO均有贡献,其中Fe原子是前线轨道的主要贡献者,说明Fe原子极有可能是团簇Fe4P潜在的催化活性位点。

团簇Co_(3)FeP催化活性位点的研究

以团簇Co_(3)FeP为局域结构模型,在B3LYP/Lan12dz量子化学水平下,利用拓扑学原理和密度泛函理论分别对团簇Co_(3)FeP三重态和单重态的初始构型进行全参数的优化和频率计算,得到4种单重态优化构型和5种三重态优化构型;利用前线轨道理论和库普曼斯定理研究构型的几何形态和自旋多重度对团簇Co_(3)FeP催化活性的影响。结果表明:构型的几何形态和自旋多重度影响团簇Co_(3)FeP的催化活性,除构型1(3),2(3)和3(3)外,其余构型易催化底物中含有亲电试剂的反应;所有优化构型中,构型3(3)的催化活性最好,Co是团簇Co_(3)FeP唯一有效的催化活性位点。

基于密度泛函叶绿素a分子活性的量子化学计算

在液相环境下,根据量子化学密度泛函(DFT)的B3LYP泛函在6-31G基组水平的计算结果,从叶绿素a分子的光谱特性、特征基团对前线轨道能量贡献率、激发态、Mulliken电荷分布等量化参数分析比较了其各特征基团的生物活性及吸收波长。结果表明:叶绿素a分子中的5个活性基团中,C(33)、O(34)所组成的酮羰基活性最强,卟啉环的活性次之,C(36)位置上的酯羰基和C(13)位置上的酯羰基及共轭碳碳双键的活性较弱;在发生HOMO→LUMO跃迁后,卟啉环转移的电荷变化总量为0.00012。而酮羰基得到的电荷变化,总量为-0.00062。