枝状化合物的合成、晶体结构和准轮烷的分子模拟

作     者：高亚军 

作者单位：江苏工业学院 

学位级别：硕士

导师姓名：孙小强;席海涛

授予年度：2009年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：枝状化合物 单晶结构 环蕃 准轮烷 分子动力学 

摘      要：基于4, 4′-联吡啶基础上构筑的缺电子环蕃是超分子化学的一个重要组成部分。由于缺电子环蕃在光物理、光化学和电化学方面的可控性变化,使其成为分子水平机器研究的热点之一。该类化合物的合成方法较多、技术成熟,而双环缺电子联吡啶环蕃及其中间体化合物鲜有文献报道,故本文着重于制备双环环蕃的若干中间体,为双环环蕃的合成提供实验基础。对于已成功合成的部分枝状化合物,如1, 4-二(2, 2′-二羟甲基乙基)苯、1, 4-二(2, 2′-二氯甲基乙基)苯、2, 3, 5, 6-四氟-1, 4-二(2, 2′-二乙氧甲酰甲基)苯,本文不仅通过红外、质谱、核磁等方式表征,而且还进行了X-射线单晶衍射测定,解析了各化合物的晶体结构,解释了其1H NMR图中某些氢裂分的特殊原因,分析了晶体能够稳定堆积及其所形成的堆积方式的主要因素。 分子模拟中的分子动力学是正在迅速发展的一种方法,被广泛应用于计算系统的热力学、动力学及结构性质。在本文的模拟研究部分,作者试图将量子力学(QM)和分子动力学(MD)这两种计算方法相结合,研究了基于缺电子联吡啶环蕃(CPQT)与不同富电子苯醚链分子所形成的准轮烷中的分子间弱相互作用,对主客体发生作用前后的结构加以模拟,来探讨该类准轮烷形成的机理,为选择新的醚链,合成新的准轮烷提供指导。分别利用AM1和DFT/B3LYP/6-31+g方法优化了环蕃分子的结构,并将获得的电荷导入分子动力学软件中,通过计算发现,CPQT和不同富电子苯醚链分子的结合能大小排序为BHEEB·CPQTBHEB·CPQT1/4DMB·CPQT.随着温度的升高,富电子苯醚链在环蕃中运动加剧,准轮烷稳定性下降,与实验结果一致。