6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶构象研究：trans-isomer优势分析

"6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶优势构象的研究，作者石从云、范淑珍、罗建，发表于《中国科技论文在线》" 这篇研究论文深入探讨了6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶分子的构象性质，这是一种有机化合物，其结构中含有两个吡啶环通过氮原子连接，并在特定位置带有两个甲基基团。研究人员采用密度泛函理论（DFT），这是一种在量子化学中广泛应用的计算方法，以b3lyp/6-311+g(d,p)的理论水平进行分子结构优化。这一水平的计算考虑了电子相互作用和分子轨道的精细结构，以更准确地预测分子的几何形状和能量。 在该研究中，作者首先得到了6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶的两种可能的构象异构体：顺式（cis-isomer）和反式（trans-isomer）。顺式构象中，两个甲基基团位于同一侧的吡啶环上，而反式构象则在相对的两侧。随后，他们还优化了这两个构象之间的转化过渡态，这有助于理解构象间的动态平衡。 通过对能量的分析，研究者发现这两种构象在室温下都可以互相转化，但反式构象（trans-isomer）的能量更低，因此在实际情况下更加稳定，占据优势地位。这表明在没有外力作用时，系统倾向于处于能量最低的状态，即反式构象。 此外，为了进一步验证理论计算的准确性，研究人员利用相同理论水平的 gauge-including atomic orbital (GIAO) 方法，计算了这两种中间体的氢核磁共振（1H NMR）和碳核磁共振（13C NMR）化学位移。通过比较这些理论计算值与实验测量值，他们发现反式构象的计算结果与实验数据更为吻合，从而提供了更有力的证据支持反式构象是该分子的优势构象。 这篇论文揭示了6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶在常温下的主要构象状态，并提供了基于量子化学计算的理论支持。这一研究对于理解此类分子的性质，以及在药物设计、材料科学等领域可能的应用具有重要意义。关键词包括6,6'-二甲基-2,2'-联吡啶、构象异构体、核磁共振和量子化学计算，表明该研究涵盖了化学、物理和计算方法的交叉领域。