吡唑吡啶类化合物磁性及生物活性研究

发布时间：2017-07-19 12:04

  本文关键词：吡唑吡啶类化合物磁性及生物活性研究

  更多相关文章： 吡唑 吡啶 磁性 生物活性 密度泛函理论

【摘要】：近些年来,吡唑吡啶类桥联金属化合物在实验合成方面和理论计算方面都已成为研究的热点。由于吡唑、吡啶及它们衍生物的独特的性质,使得合成的化合物在磁性材料及生物活性方面都有很广泛的应用。本文共分下面四方面研究内容:(1)以吡啶-2,5-二羧酸、2,2'-联吡啶和硝酸镉为反应物制备了吡啶桥联金属镉化合物Cd_2(2,2'-bpy)_2(2,5-pdc)_2(NO_3)_2(H_2O)_2(1),对其进行了红外检测和活性试验测试,试验结果表明化合物杀菌和除草活性很低,所以合成路线和方法有待进一步改善。但从分子结构上看,吡啶环上的配位点很多,可以对配体进行进一步衍生或者对一些官能团进行取代,通过已经完成的工作对下一步工作进行预测和指导,合成具备更高生物活性的吡啶金属化合物。(2)应用密度泛函理论结合破损态方法,采用单一密度泛函方法对三种双核镍化合物[Ni_2(μ-O_2P(H)Mes)_2(bpy)_4]Br_2(2),[Ni_2(μ-O_2P(H)Ant)_2(bpy)_4]Br_2(3)和[Ni_2(μ-O_2P(H)Ph)_2(bpy)_4]Br_2(4)(Mes=2,4,6-三甲苯基,Ant=9-蒽基,Ph=苯基,bpy=2,2'-联吡啶)进行了理论研究,计算磁耦合常数J,轨道能量和自旋密度,结果表明化合物2具有弱的反铁磁性,化合物3具有比2强的反铁磁性,化合物4具有铁磁性。轨道能量的分析可知,小的能量劈裂是化合物2具有弱反铁磁性的原因,大的能量劈裂是化合物3具有比2强反铁磁性的原因,能量简并是化合物4具有铁磁性的原因。磁结构相关性分析显示,二面角角度的顺序为423,随着二面角角度的减小,化合物从反铁磁性向铁磁性过渡,通过对分子体系的静电荷分布和分子前线轨道(HOMO和LOMO)的研究,确定了三种化合物的活性点位于2,2-联吡啶配体的氮原子上。(3)应用密度泛函理论结合破损态方法,采用混合密度泛函法对化合物[Cu_2(L)]·3H_2O(5)(L=5-((E)-1-(3-((E)-1-(5-甲酸-4-甲基-4,5-二氢-1H-吡唑-3-基)哌嗪)丙胺基)乙基)-4-甲基-1H-吡唑-3-甲酸)的磁性及生物活性进行了理论研究。我们选用不同混合密度泛函法和不同基组对化合物的磁耦合常数进行计算,结果显示在b3lyp/Lanl2dz条件下计算所得的J值大小为-186.64cm-1与实验值最符合。又进一步对分子轨道、轨道能量和自旋密度进行分析,结果表明轨道重叠、轨道能量劈裂和自旋离域效应都对化合物体系的磁学性质有影响。通过对静电荷分析及分子前线轨道的研究,找到了分子体系的活性位点位于吡唑环的氮原子上,这为分子磁性材料和生物活性材料进一步合成提供理论依据。(4)应用密度泛函理论结合破损态方法,采用混合基组计算法对化合物{Cu_2(μ2-O_2CCH_3)_4}(OCNH_2CH_3)_2(6)的磁性及生物活性进行了理论研究,结果表明计算分子体系磁耦合常数J最适合方法是PBE,最适合的基组是6-31G/SVP,这说明分子体系的理论研究对计算方法和基组都具有依赖性。通过对分子磁性轨道、轨道能量劈裂及自旋密度分布的研究,说明轨道的重叠,轨道能量的劈裂以及自旋离域效应都是影响化合物6磁性的原因。通过对分子静电荷分布及分子前线轨道的研究,确定了分子体系的活性位点位于醋酸配体的氧原子上,这为分子磁性材料和生物活性材料进一步合成提供理论依据。
【关键词】：吡唑 吡啶 磁性 生物活性 密度泛函理论
【学位授予单位】：牡丹江师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 吡唑桥联化合物10-13
• 1.1.1 具有生物活性的吡唑桥联化合物10-11
• 1.1.2 具有磁性的吡唑桥联化合物11-13
• 1.2 吡啶桥联化合物13-14
• 1.2.1 具有生物活性的吡啶桥联化合物13
• 1.2.2 具有磁性的吡啶桥联化合物13-14
• 1.3 其它配体桥联化合物的性质及应用14-15
• 1.4 吡唑吡啶类化合物在磁性及生物学上的应用15
• 1.5 本课题的主要研究内容15-16
• 1.6 选题目的和意义16-17
• 第2章 吡啶桥联金属化合物的合成及性质测定17-27
• 2.1 前言17
• 2.2 实验部分17-18
• 2.2.1 实验仪器和药品17-18
• 2.2.2 实验步骤18
• 2.3 化合物的结构及表征18-22
• 2.3.1 晶体结构18-21
• 2.3.2 红外光谱21-22
• 2.4 生物活性测试22-26
• 2.4.1 杀菌活性测试22-24
• 2.4.2 除草活性测试24-26
• 2.5 结果与讨论26-27
• 第3章 三种有机次磷酸吡啶桥联双核镍化合物的磁性及生物活性理论研究27-41
• 3.1 前言27
• 3.2 计算部分27-29
• 3.2.1 计算模型27
• 3.2.2 公式与方法27-29
• 3.3 双核镍化合物 2-4 的磁性研究29-37
• 3.3.1 耦合常数J29-31
• 3.3.2 分子磁性轨道31-33
• 3.3.3 轨道能量33
• 3.3.4 自旋密度分析33-36
• 3.3.5 磁-结构相关性36-37
• 3.4 化合物 2-4 的生物活性研究37-40
• 3.4.1 静电荷分布37-38
• 3.4.2 分子前线轨道38-40
• 3.5 小结40-41
• 第4章 吡唑桥联金属铜化合物的磁性及生物活性研究41-50
• 4.1 前言41
• 4.2 计算方法41-42
• 4.3 分子模型42
• 4.4 化合物5的磁性研究42-46
• 4.4.1 磁耦合常数J42-43
• 4.4.2 分子磁性轨道和轨道能量43-45
• 4.4.3 自旋密度分布45-46
• 4.5 生物活性研究46-49
• 4.5.1 静电荷分布46-47
• 4.5.2 分子前线轨道47-49
• 4.6 小结49-50
• 第5章 其它配体桥联金属化合物的磁性及生物活性研究50-62
• 5.1 前言50
• 5.2 计算方法50-51
• 5.3 分子模型51-52
• 5.4 磁性研究52-58
• 5.4.1 磁耦合常数J52-55
• 5.4.2 分子磁性轨道和轨道能量55-56
• 5.4.3 自旋密度分布56-58
• 5.5 生物活性研究58-61
• 5.5.1 静电荷分布58-59
• 5.5.2 分子前线轨道59-61
• 5.6 小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的论文76

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