近年来，哌嗪及其衍生物由于其稳定的六元环结构和分子多样性已经获得了相当的关注。此项工作的目的为(i)通过X射线衍射确定其结构，并且与HartreeFock(HF)和密度泛函理论(DFT)计算结果做比较，(ii)借助于HF和DFT研究这种分子的振动光谱和识别各种模型，(iii)通过不同的DFT方法计算振动光谱。

2 实验和计算部分

2。1 实验原理

图1 1,3,4,6-四甲基-2,5-哌嗪二酮合成路线

2。2 实验仪器和药品

2。2。1 实验仪器

NicoletiS50FT-IR傅里叶变换红外光谱仪，美国ThermoScientific公司；

X-射线单晶衍射仪，德国Bruker AXS公司

2。2。2 实验药品论文网

所有试剂均为市售试剂，除非另有说明，它们没有被纯化。3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮,济南恒佳化工技术开发有限公司;二甲基甲酰胺，南京科正化工有限公司;氢化钠，日照力德士化工有限公司;硫酸二甲酯，临沂远博化工有限公司;甲醇，国药集团有限公司;二氯甲烷，江阴市广优化工公司;乙醚，三品科技制药厂。

2。3 实验步骤

在三口烧瓶中加入3。1g3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮(21。9mmol)和40mlN，N’-二甲基甲酰胺(DMF)，并冷却至0°C，向其缓慢加入2。20g氢化钠(60%，54。8mmol)，同时保持溶液在0°C约15min。然后，逐滴加入5。54g硫酸二甲酯(44。0mmol)。反应保持在室温下18h，然后加入10ml甲醇，溶剂通过旋转蒸发除去，之后，加入50ml二氯甲烷。溶液搅拌约20h，然后过滤，溶剂通过旋转蒸发除去。最后，加入二氯甲烷和乙醚的混合物(体积:体积=1:1)，重结晶，得到无色晶体并收集。产率45%。

2。4 计算方法

几何优化分两步进行；首先,初始几何由MM+分子模型与HyperChem6。0package构建。其次，运用了从头算中的HF方法和密度泛函理论中的B3LYP方法对几何构型进行了优化。其优化结构是稳定的，因为频率计算中没有虚频率。所有计算均使用Gaussian03W程序包进行[33]。振动波数和强度都用相同的方法计算。

3结果与讨论

3。1分子结构

图2 优化的分子结构图(H已省略)

产物结构如图2所示，分子式为C8H14N2O2。晶体结构数据如表1，键长(Å)、键角(°)

和二面角(°)的理论计算值如表2。文献综述

由表2可知，四种方法所计算出的键长、键角以及二面角的理论值相差不大。在化合物中，C2-O1(1。231Å)和C4-O2(1。229Å)的实验键长是典型的C=O双键。B3LYP/6-311G**(1。223Å)和B3LYP/6-311G*(1。263Å)得到的C＝O理论键长与实验值(1。231Å)一致。而用HF/6-311G**(1。199Å),和HF/6-311G*(1。238Å)得到的理论C=O键长与这些理论值的误差分别为0。49%、2。77%、2。32%和0。73%。DFT(B3LYP/6-311G**，B3LYP/6-311G*)和HF(HF/6-311G**，HFB3LYP/6-311G*)方法用于对TMPD分子几何优化。C4-N1-C1-C2，C1-N1-C4-C3，N1-C1-C2-N2，N1-C4-C3-N2和C1-C2-N2-C3的二面角分别为6。782(3),-7。058(3)，-6。370(3)，6。339和7。046(B3LYP/6-311G)。理论结果表明，所有的原子几乎是共面的，所有优化的键长和角度与实验值吻合得很好。与实验值相比，DFT和HF方法为C1N1C4,C5N1C1,和N1C4O2角度给出较小的值，对DFT(B3LYP/6-311G**)方法，误差分别为-1。40%，-1。42%和-1。89%。所有计算值均在实验误差范围内。表2显示所有哌嗪环