溶剂效应和取代基效应对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑光谱性质及激发态分子内质子转移的影响

合成了多种2-(2-氨基苯基)苯并噻唑(APBT)氨基氢原子被供电子及吸电子基团取代的衍生物,并用紫外光谱﹑荧光光谱等方法和密度泛函理论(DFT)计算研究了溶剂效应和取代基效应对衍生物的光谱性质及激发态分子内质子转移(ESIPT)的影响规律.结果表明,相比于非极性溶剂环己烷,随溶剂极性的增加及APBT-溶剂分子间氢键的形成,APBT的紫外-可见最大吸收峰和荧光最大发射峰均发生了一定程度的红移,并对APBT的ESIPT产生了影响.在APBT分子的氨基氮原子上引入不同的吸电子或斥电子取代基,对氮原子的电荷性质有较大的影响.在环己烷溶剂中,甲基取代后的APBT仅有单重荧光发射峰,体系未发生ESIPT过程;而COCH2Cl等吸电子基团能促进APBT的ESIPT,其荧光发射光谱出现了明显的双重峰,表明体系发生了激发态分子内质子转移反应.量子化学的理论计算较好地验证了光谱实验结果.

对三氟甲基苯甲酸和2,2′-联吡啶双核铽配合物的合成、晶体结构及发光性质

羧酸可以采取螯合双齿，桥式双齿，μ3-桥式和单齿等多种形式与稀土离子配位，相应的配合物往往具有层状、无限链状和网层状聚合等特殊结构。羧酸稀土配合物在发光材料、催化和磁性材料等方面均有应用因而受到广泛关注[1-5]。其中芳香羧酸与稀土离子的配合物由于具有优异的发光性能和热稳定性一直是人们研究的热点[6-10]。文献[6-9]对稀土．

超分子作用对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑分子内质子转移的影响

采用稳态荧光、瞬态荧光及量子化学计算等手段对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑(APBT)在不同溶剂中的质子转移进行了研究。结果表明,溶剂的极性及质子化对APBT的质子转移有较大的影响,通过对超分子作用的考察,发现七元瓜环(CB[7])的加入对APBT质子转移起到了一定的抑制作用,APBT与CB[7]能形成化学计量比为1:1的主客体包合物,同时测定了包合物的结合常数等热力学参数。此外,核磁共振氢谱和包合物的理论计算表明APBT分子进入了CB[7]的疏水空腔。

取代基效应对脂肪族链醚^(13)C NMR化学位移的影响

用原子电负性、极化度并结合表征原子空间连接方式的立体效应参数对醚分子中不同环境碳原子的化学位移进行关联,将23个脂肪醚中153个碳原子相关参数值和化学位移值带入模型中得到如下估算方程:δC=121.1348+94.3651Qi-2.0823QiΣαx-7.6347SH-47.6149SO(R=0.9990R2=0.9980S=0.85F=18478.97n=153)上式中Qi表示观测原子的部分净电荷,Σαx表示近邻原子极化度,SH,SO为立体效应参数.方程中各参数计算简单,物理意义比较明确,通过用"留一法"(LOO)检验(Rcv=0.9980,R2cv=0.9977,Scv=0.89)及对模型外4个化合物43个碳原子化学位移的预测值和实验值比较,结果表明模型具有较好的稳定性和预测精度.

取代基对2-(2-羟基苯基)苯并噻唑分子内氢键及质子转移的影响:密度泛函理论研究

运用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TD DFT)理论方法研究了在2-(2-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)苯环羟基的邻位或对位分别引入羟基和醛基后的衍生物分子内质子转移过程,考察了取代基的电子效应及取代位置对分子内氢键和质子转移反应的影响,模拟计算了各分子的IR振动光谱和电子光谱.研究发现,HBT及其衍生物分子可以形成分子内氢键,且激发态时氢键增强.基态时以醇式构型稳定存在,激发态时酮式结构为优势构象.分子的最大吸收峰和发射峰主要源于电子从前线分子轨道HOMO到LUMO之间的跃迁.基态分子内质子转移需要越过较高的能垒因而难以发生,而激发态时只需越过较低能垒就很容易发生激发态分子内质子转移.取代基的电子效应和取代位置对HBT分子氢键强度、互变异构体的相对稳定性、电子光谱及质子转移反应的能垒均有一定影响.

氮苄叉苯胺-银纳米超分子体系的紫外光谱研究

合成了38个不含OH,NH2和SH基团的4,4’-二取代氮苄叉苯胺衍生物(p-XBAY-p)以及银纳米粒子,分别测定了p-XBAY-p、银纳米粒子(AgNPs)以及(p-XBAY-p)-AgNPs超分子体系的紫外吸收光谱,研究了取代基效应对该超分子体系紫外光谱的影响。结果表明:化合物的紫外吸收波长会随着AgNPs的加入而发生不同程度的偏移,并存在偏移极限,其偏移程度与取代基X和Y有关;通过纳米粒度电位仪(Nano ZS90,Malvern)测定,超分子体系中银纳米粒子体积变大;用Hammett参数σ,激发态取代基参数σcc^ex对超分子体系紫外吸收光谱的偏移值ΔνWSL(波数,cm-1)进行定量相关,得到一个三参数方程。所得方程表明,本文(p-XBAY-p)-AgNPs超分子体系紫外光谱的变化规律与含羟基二芳基席夫碱-银纳米超分子体系紫外光谱的变化规律有较大差异。

取代基效应对二取代二苯基硝酮还原电位的影响

合成了36种二取代二苯基硝酮XAr CH=N(O)Ar Y(简称XPNY)化合物,研究了取代基效应对其还原电位(E_(red))的影响,并系统对比了XPNY与XAr CH=NAr Y(简称XBAY)和XAr C(Me)=NAr Y(简称XPEAY)还原电位的差异。研究结果表明:XPNY的E_(red)与C=N键的13C NMR化学位移δC(C=N)没有线性关系;XPNY、XBAY和XPEAY三类化合物的E_(red)之间没有线性关系,表现出不同的变化规律;X基团的激发态取代基效应和间位基团位置指示变量对化合物XPEAY和XBAY的E_(red)都有贡献,而对化合物XPNY的E_(red)贡献都很小,可忽略;Y基团的激发态取代基效应对化合物XPNY的E_(red)有一定贡献,而对化合物XPEAY和XBAY的E_(red)贡献很小,可忽略;XBAY和XPNY的母体有近似的还原电位,而XPEAY的母体其还原电位更低,一般而言,X-Y基团对相同时,XPEAY化合物更难被还原。

1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川的合成、晶体结构及密度泛函理论研究

以2,4-二甲基吡咯、原甲酸三乙酯以及对甲苯磺酸为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基对甲苯磺酸二吡咯甲川(T1);以T1、三氟化硼乙醚以及三乙胺为原料,无溶剂下合成了1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯甲川(F1)。利用1H NMR和X射线单晶衍射对其进行了表征。结果表明:T1属于单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数为a=0.777 3(3)nm,b=1.518 5(5)nm,c=1.612 2(5)nm,β=91.923(12)°,V=1.901 9(11)nm3,Z=4;F1属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数为a=0.775 02(1)nm,b=1.444 20(3)nm,c=1.174 35(2)nm,β=107.779 5(9)°,V=1.251 65(4)nm^3,Z=4。在4种不同溶剂中,测定了T1的紫外可见光谱、F1的紫外可见光谱和稳态荧光光谱。将密度泛函计算与前线轨道理论相结合,研究了T1和F1可能的衍生方式。

基于拓扑指数对含氧有机化合物闪点的定量构效关系研究

闪点是衡量化合物易燃程度的物理量,也是可燃性液体的一个重要安全性指标。本文对含氧有机化合物(包括醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等)的闪点与分子结构之间的关系进行分析,提取并计算了顶点度-距离指数(VDI)、奇偶指数(OEI)、边度-距离指数(EDI)、分子体积参数(MVI)和氢键指示变量(HB)等分子结构参数,并结合分子隐氢图顶点数(N)的2/3次方(N^(2/3)),对训练集中81个含氧有机化合物的闪点进行定量结构-性质相关分析。结果表明,由N^(2/3)、VDI、EDI、OEI、MVI和HB等6个参数对闪点建立的多元线性回归模型的相关系数(R)为0.9909,标准偏差(s)为6.39K,平均相对误差(ARD)为1.60%。用该模型对测试集中20个含氧有机化合物的闪点进行了预测,ARD为1.84%。

纳米腔限制环境下2-(2-羟苯基)苯并噻唑的质子转移

采用稳态和瞬态荧光法对2-(2-羟苯基)苯并噻唑(HBT)与七元瓜环(CB7)的超分子作用及CB7分子纳米腔限制作用对HBT激发态质子转移(ESIPT)过程进行了研究,并采用Benesi-Hildebrand方程对荧光数据进行处理,以确定超分子复合物的组成比.结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷溶液中,CB7与HBT的作用均形成化学计量比为1∶1的主客体复合物,HBT的质子转移对溶剂很敏感,CB7的加入,使HBT的荧光寿命降低,量子产率增大.在DMF溶液中,CB7的加入促进了酚氧负离子的形成,而在二氯甲烷溶液中,CB7的加入限制了HBT的激发态质子转移.结构优化计算表明,CB7与HBT能形成化学计量比为1∶1的复合物.

酰胺咪唑啉季铵盐合成及其缓蚀性能

以高纯环烷酸为原料合成了系列酰胺咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂,探讨了其咪唑啉环N(1)原子上取代基与缓蚀性能之间的关系。采用取代基电子效应法和碳钢挂片失重法,从理论与实验两方面探讨了酰胺咪唑啉季铵盐对碳钢的缓蚀性能。利用数理统计方法得出,其缓蚀效率(η)与基团极化效应参数(PEIx)和—C=C—键效应指示变量D之间符合定量线性关系η=a+b PEIx+c D(a,b,c为常数),相关系数R≥0.996。该研究成果,能为离子型缓蚀剂分子设计提供一种简便易行的新方法,为找到具有更佳缓蚀性能的新型咪唑啉缓蚀剂提供参考。

1,3-苯并噁嗪衍生物的合成及其杀虫活性

以邻氨基甲基苯酚与硝基取代苯甲醛为原料,在SnCl4的催化作用下合成了一系列取代-1,3-苯并噁嗪类化合物,产率为60％～95％.产物结构经IR、^1H NMR、^13C NMR、MS和元素分析进行了表征.测定了所合成化合物的杀虫活性,化合物对蚜虫具有较好的活性,其中2-（2-硝基苯基）-3-苯基-3,4-二氢-2H-1,3[e]-苯并噁嗪（5o）的活性达80％ （500 mg/L）.

芳香性取代基对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑激发态质子转移和光谱性质影响的理论研究

运用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TD DFT)理论方法研究了在2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HBI)苯环羟基的对位分别被呋喃基、吡咯基等五种芳香性取代基后的衍生物(HBI-R)分子内质子转移过程,考察了取代基的π电子离域效应对分子结构、分子内氢键和质子转移的影响,模拟计算了各分子的IR振动光谱和电子光谱.研究发现,基态的HBI与HBI-R分子内氢键O—H…N比O…H—N强度大,因氢键中的O—H增长和H—N的缩短,激发态氢键O—H…N弱于O…H—N强度,基态和激发态的稳定构型分别为醇式和酮式结构,取代基总体上使酮式构型相对稳定性有所增加,但呋喃基、吡咯基和噻吩基却略降低了激发态酮式构型相对稳定性.取代基降低了HBI基态和激发态分子内质子转移反应的能垒,但影响不大.电子吸收光谱的最大吸收峰和荧光光谱的最大发射峰主要源于前线分子轨道HOMO与LUMO之间的电子跃迁,芳环取代基增强了π电子离域效应,使光谱的吸收峰和发射峰波长均有较大的红移.

分子结构对羧酸酯亲核取代反应速率的定量影响规律

羧酸酯的亲核取代反应速率受羧酸酯的离去基团(LG)、非离去基团(NLG)和亲核试剂(Nu)结构的影响.从文献整理了大量结构多样的羧酸酯与各种亲核试剂发生亲核取代反应的表观二级速率常数kN,基于亲核取代反应机理,用非离去基团的极化效应指数PEI(NLG)和基团体积参数GVI(NLG),亲核试剂与离去基团的体积参数之比GVI(Nu)/GVI(LG),以及亲核试剂与离去基团共轭酸的p Ka之差(p Ka(Nu)-p Ka(LG))分别表征非离去基团、离去基团和亲核试剂的结构特征及亲核试剂与离去基团的相互竞争,并用上述参数对73组亲核取代反应的logkN建立多元线性回归模型,得到较好的结果.该模型所用参数简便,物理意义明确,为从分子结构特征定量估算羧酸酯亲核取代反应的速率提供了理论依据.

无溶剂条件下5，6-二不同取代-2，3-吡啶二酮的合成

在无溶剂条件下,由3-羟基-2(1 H)-吡啶酮与二种不同的芳香胺在NaIO3作用下一锅法合成了5,6-二不同取代-2,3-吡啶二酮,产物结构经1 H NMR,13 C NMR,HSQC,HMBC,IR,ESI-MS和元素分析进行表征.化合物3a的结构还利用单晶衍射进行了确证.

“一锅法”合成(芳氨基甲基)苯酚

采用"一锅法"和分步法以芳氨、水杨醛或对羟基苯甲醛为原料合成了一系列芳氨基甲基苯酚.由前者所得到化合物的产率高于后者,并且发现对于两种合成方法,目标化合物的产率都与N原子相连的芳环上取代基的性质密切相关:OCH_3>CH_3>H>Cl."一锅法"操作步骤少,溶剂的使用量和废物的排放量也得到相应减少,符合绿色化学的要求."一锅法"是非常简单和有效合成取代氨基甲基苯酚类化合物的方法.目标化合物的结构用IR,~1H NMR,^(13)C NMR等进行了分析与表征.

用扩展的Istomin-Palm模型估算双向延伸化合物R1-Y-R2生成焓(英文)

Istomin和Palm曾提出用模型ΔfH0(RX)=h[R]+h[X]+φ[R]φ[X](式中h[R]和h[X]分别为烷基R和取代基X对单取代烷烃生成焓ΔfH0(RX)的贡献,φ[R]φ[X]则表示R与X之间的相互作用对ΔfH0(RX)的贡献)来表示单取代烷烃生成焓ΔfH0(RX).对于双向延伸化合物R1-Y-R2,其取代基Y位于分子链的中间,与两个烷基(R1和R2)相连.此类化合物分子内取代基与烷基之间的相互作用,较单取代烷烃的相比更为复杂.因此,Istomin-Palm模型在R1-Y-R2体系中应用必须进行修正.本文把取代基Y、烷基R1和R2三者之间的相互作用对R1-Y-R2类化合物生成焓ΔfH0(R1-Y-R2)的贡献分为三部分:R1Y与R2之间的相互作用(φ[R2]φ[R1Y]),YR2与R1之间的相互作用(φ[R1]φ[YR2]),以及两烷基R1与R2之间的相互作用(ψ[R1]ψ[R2]).用以上三项替换φ[R]φ[X],扩展Istomin-Palm模型,建立一个新的经验模型ΔfH0(R1-Y-R2)=h[R1]+h[R2]+h[Y]+φ[R1]φ[YR2]+φ[R2]φ[R1Y]+ψ[R1]ψ[R2],来表示ΔfH0(R1-Y-R2)(式中h[R1]、h[R2]和h[Y]分别为烷基R1、R2和取代基Y对ΔfH0(R1-Y-R2)的贡献,后三项则表示烷基R1、R2和取代基Y两两之间相互作用对ΔfH0(R1-Y-R2)的贡献).进而,采用本研究组最近报道的相互作用势指数IPI(X)(Wu,Y.X.;Cao,C.Z.;Yuan,H.Chin.J.Chem.Phys.2012,25(2),153.)表示取代基Y对烷基的固有作用(φ[Y]),从而建立两个定量估算生成焓的通用模型.其中,一个用于估算硫醚、仲胺、醚和酮类化合物生成焓,另一个用于估算酯类化合物生成焓.这两个模型均得到良好的结果,与采用G3和G3MP2方法相比具有同样的精度,还可以避免大量繁琐的计算.

Substituent Effects on 13C NMR and 1H NMR Chemical Shifts of CH=N in Multi-substituted Benzylideneanilines

Fifty-three samples of multi-substituted benzylideneanilines XArCH=NArYs （abbreviated XBAYs） were synthesized and their NMR spectra were determined. An extensional study of substituent effects on the 1H NMR chemical shifts （δH（CH=N）） and 13C NMR chemical shifts （δc（CH=N）） of the CH=N bridging group from di-substituted to multi-substituted XBAYs was made based on a total of 182 samples of XBAYs, together with the NMR data of other 129 samples of di-substituted XBAYs quoted from literatures. The results show thatthe substituent specific cross-interaction effect parameter （△（∑σ）2） plays an important role in quantifying the δc（CH=N） values of XBAYs, but it is negligible for quantifying the δH （CH=N） values; the other substituent parameters also present different influences on the δc （CH=N） and （δH （CH=N）. On the whole, the contributions of X and Y to the δc （CH=N） of XBAYs are balanced, but the δH（CH=N） values of XBAYs mainly rely on the contributions of X.

大豆秸秆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用

采用盆栽空心菜的方法,研究了大豆桔杆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用。污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd含量分别为50,400,1 119,3.4mg/kg。结果表明:土壤无论是否受到铅锌尾矿污染,添加3%生物炭(w/w)均能显著提高土壤pH;3%生物炭能够抑制铅锌尾矿污染导致的土壤pH降低。大豆桔杆生物炭对尾矿污染土壤和未污染土壤中重金属有效态的影响不同,与未污染土壤相比,3%生物炭的钝化作用不能抵消铅锌尾矿污染导致的重金属有效态含量的增加。铅锌尾矿污染抑制空心菜生长;施加3%生物炭可以消除铅锌尾矿污染对空心菜生长的抑制作用。生物炭显著降低污染土壤空心菜根部重金属含量,而对地上部分的影响,不同元素表现出不同的特点;3%生物炭能够阻控铅锌尾矿污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd向空心菜地上部迁移富集。大豆桔杆生物炭对空心菜吸收重金属的影响,在铅锌尾矿污染土壤和未污染土壤上表现不同,存在元素之间的拮抗作用以及由于生物炭提高空心菜生物量所产生的稀释作用。在研究设置条件下,与未污染土壤相比,从空心菜生物量和可食部分吸收重金属含量来评价,施加3%大豆桔杆生物炭可以修复铅锌尾矿导致的土壤污染。

间位基团激发态取代基常数的扩展及应用

合成了七个系列含间位取代基X的二苯乙烯m-XArCH=CHArY-p(简称m-XSBY-p),其中X为NO_2、I、CHCH_2、Ph、Et、NMe_2和CCH。在无水乙醇中测定它们的紫外(UV)吸收光谱,得到紫外吸收最大波长λ_(max)(nm)。对λ_(max)的波数ν_(max)(cm^(-1))进行定量相关,采用曲线拟合方法,得到上述7个间位基团的激发态取代基常数σ_(CC(m))^(ex)。将对位基团和间位基团的σ_(CC)^(ex)与Hammett常数σ进行对比,表明σx_(CC)^(ex)与σ分别表达取代基不同的电子效应。另外,合成了含上述间位基团的二芳基希夫碱(10个)和二苯乙烯(14个),用所得σ_(CC(m))^(ex)预测它们的λ_(max),并用实验测定它们的λ_(max),结果表明预测值与实验值相吻合,验证了所得σ_(CC(m))^(ex)常数的可靠性。收集了225个化合物(涉及二取代苯及二苯乙烯)的ν_(max),建立了一个统一的定量方程来表达这些化合物ν_(max)的变化规律。