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《山东大学》 2008年
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关于树枝状大分子若干问题的理论研究

穆挺  
【摘要】:树枝状大分子是高度支化的、规则的、三维的树状单分散的大分子,一般通过发散或收敛方法制备。树枝状大分子已成为现代化学的一个重要研究方向。含硅的树枝状大分子以硅原子作为两代之间的支化点,是一个含杂原子的树枝状大分子,主要有三种类型的链接用于支化点上:硅-氧,硅-碳和硅-硅,形成三种重要的含硅树枝状大分子:硅-氧烷型、硅-碳烷型和硅-硅烷型。含硅的树状金属络合物是通过在含硅的树枝状大分子上连接金属络合物制备,金属络合物可以连接在核心,也可以连接在树枝状大分子的外层。本论文以密度泛函、分子力学和分子动力学为研究方法对树枝状大分子进行了理论研究,论文的内容主要包括以下几个方面: 1.研究核功能化树枝状大分子的催化活性 树枝状大分子在催化剂上的应用目前受到了高度重视,这项技术被认为用于合成各种精细化学物质很有前途。本文采用密度泛函方法对基于树状碳硅烷脚手架的有机金属催化剂进行了模拟计算,建立了通过分子结构预测催化活性的有效方法,从而可以指导实验工作,以有效合成具有高催化活性的新型催化剂。 2.研究树枝状大分子代数的增长极限 通过分子模拟方法得到各代硅-硅烷型树枝状大分子的合理构型,根据键长的变化,讨论了树枝状大分子代数的增长极限。 研究结果表明:随着树枝状大分子代数的增长,树枝状大分子外层的基团数目以指数型式增长,导致分子内空间位阻加大,引起键长的变化,因而可以通过分子模拟预测树枝状大分子代数的增长极限。 本论文的创新性成果主要表现在以下几个方面: 1.首次用DFT方法对两种基于树枝状大分子脚手架的有机金属催化剂[PdCl_2(L)_2](L=[P(C_6H_5)_n((C_6H_4CH_2CH_2Si(CH_2CH_2CH_2SiEtMe_2)_3)_(3-n))])的分子结构进行精确计算,提出一种新的预测催化中心为同种金属元素的大分子有机金属催化剂催化活性相对大小的方法。该方法利用量子化学计算所得的分子结构电荷分布与Fukui函数值估计反应活化能的相对大小,为有机会属络合物体系的相关实验结果提供了分子水平上的合理解释,可以指导新的实验设计,有目的的合成具有高催化活性的催化剂,结省实验时间和降低消耗。 2.用分子模拟方法研究树枝状大分子的合理构型,其计算结果可与实验观测相互印证。首次预测含硅的树枝状大分子代数的增长极限,研究了分子表面甲基密度与分子稳定性的关系,预言可能存在的聚硅烷树枝状大分子的结构。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O631

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