H(HC=N-M)_nH体系的结构及非线性光学性质的理论研究

本文在MP2/6-311+G(d,p)水平下研究了H(HC=N-M)_nH(M=Na,K)(n=1~4)体系的几何构型及非线性光学性质(NLO)。结果显示:碱金属原子n值相同时,体系的极化率(α_0)值及其第一超极化率(β_0)值由Li到K随着碱金属半径的增大而逐渐增大。并随着n值的增加,偶极矩(μ_0)值逐渐减小,α_0值先减小再逐渐增大,β_0值是的呈阶梯式变大的。上述体系均具有较大的β_0值,其中H(HC=N-K)_2H体系的β_0(110810a.u.)值是最大的。是已知体系的H(HC=N-Li)_2H(2179 a.u.)的51倍。说明K原子掺杂是用来提高NLO响应的一种新途径。     

碱金属化物M+aza222M′- (M,M′=Li,Na, K)的结构及非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法得到具有有机穴状配体的碱金属化物M+aza222M′-(M,M′=Li,Na,K)的几何结构.并使用了BHandHLYP方法计算了此体系的非线性光学(NLO)性质.结果表明:该体系具有很大的一阶超极化率(β0),对于Li+aza222K-体系,β0值达到1.0×106a.u.;体系的β0值及配体aza222内外的碱金属之间距离与碱金属的原子序数均存在着依赖关系.通过与其它碱金属化物的β0值对比发现,aza222配体能够显著增大碱金属化物的一阶超极化率.     

碱金属阳离子M+的引入及质子化对[V12O32]4-二阶非线性光学性质影响的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了碗状钒多酸阴离子[V12O32]4-、其碱金属阳离子衍生物[V12O32M]3-(M=Li,Na,K)及质子化衍生物的几何结构和二阶非线性光学(NLO)性质.结果表明,碱金属阳离子M+的引入对体系的几何结构和第一超极化率(β0)影响很小;而质子化的位置和取向对体系的几何结构和第一超极化率均有较大影响,与钒多酸阴离子[V12O32]4-相比,碗中部桥氧质子化体系的β0值增大,且比碗口处及碗底处桥氧质子化体系的β0值大270～400 a.u.     

超碱金属复合物Al7X0/-（X=F,Cl,Br,I）的结构及非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了一系列超碱金属复合物Al7X0/-(X=F,Cl,Br,I)的几何结构及二阶非线性光学(NLO)性质.结果表明,不同卤素的连接对Al0/-7簇的几何构型影响均很小.计算得到Al7X和Al7X-体系的垂直电离能(VIE)均低于Cs原子的第一电离势(IP=3.90 eV),表明这些体系具有超碱金属的性质,可称其为超碱金属.此外,采用CAM-B3LYP,M06-2X和PBE0等3种泛函计算了该体系的非线性光学性质,结果显示,上述体系均具有较大的第一超极化率(β0),其中Al7I-的β0值为21679 a.u.,是已知超碱金属复合物BLi6F(11459 a.u.)的1.9倍.值得注意的是,该类体系的第一超极化率随着卤素电负性的减小而增大,即Al7F0/-相似文献   

碱金属化物M+@H6Aza222M'-·2MeNH2(M,M'=Li,Na,K)一阶超极化率的理论研究

采用B3LYP/6-31G方法优化得到具有有机笼状配体的碱金属化物M+@H6 Aza222M'- ·2MeNH2(M, M'=Li,Na,K)的9个实频结构, 并发现配体内部的碱金属原子M的位置随其原子序数的逐渐减小而具有偏向笼状配体一侧的趋势. 在优化的结构基础上, 使用BHandHLYP方法计算了该体系的非线性光学性质. 结果表明, 该体系具有很大的一阶超极化率(β0), 其中Na+@H6Aza222K-·2MeNH2 的一阶超极化率高达1280342 a.u., 且体系的β0值随着配体外部的碱金属M'的原子序数的增大呈单调递增趋势.     

超价化合物M_(n+1)F_n(n=1,2;M=Na,K)体系的非线性光学性质的理论研究

采用UMP2/6-311+G(3df)方法研究了一系列化合物M_(n+1)F_n(n=1,2;M=Na,K)体系的几何构型及非线性光学性质(NLO).结果表明:这些体系均为超价化合物,均拥有较大的第一超极化率(β_0).尤其是Na_3F_2体系中结构2c的β_0值为29.16×10~(-49)C~3·m~3·J~(-2),是已知超价化合物Li_3F_2的2c结构的β_0值2.22×10~(-49)C~3·m~3·J~(-2)的13.1倍.     

D-A-D(D')型邻位碳硼烷三元体系二阶非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对系列具有D-A-D(D')型结构的邻位碳硼烷三元体系的电子结构、第一超极化率和电子光谱等性质进行研究.结果表明,碳硼烷具有独特的缺电子特征,可以作为有效的吸电子基团,与其桥联不同的供电子取代基Ar,形成三元体系的电荷转移方向是由Ar基团到碳硼烷.随着Ar基团供电子能力的增强,体系相应的第一超极化率值增大,其中分子7(Ar=N,N-二甲基苯)的βtot值(39197 a.u.)约为分子1(Ar=间三氟甲基苯,640 a.u.)的61倍.分子的电子光谱随Ar基团供电能力的增强发生红移,并采用二级能级公式对分子的第一超极化率规律给予了解释.     

超价化合物F_nLi_(n+1)(n=1～3)一阶超极化率的理论研究

采用UMP2/6-311+G(3df)方法得到了FnLin+1(n=1～3)体系的8个全部实频的异构体构型,并研究了这些体系的非线性光学性质.结果表明,这类超价化合物具有较大的一阶超极化率值(β0=2299.2～12322.3a.u.).超价化合物中弥散的电子云使体系具有较低的跃迁能,从而决定了FnLin+1具有较大的一阶超极化率.提示非中心对称的超价化合物将是一类潜在的非线性光学分子.     

[Li…X]e-[1](X=FH,OH2, NH3)的光电性质从头算

在MP2理论水平上采用6-311G基组系列计算了一价阴离子van der Waals复合物[Li…X]e-[1](X=FH, OH2, NH3)的偶极矩(μ)、平均极化率(α)以及平均一阶超极化率(β), 讨论了基组效应和电子相关效应对计算结果的影响, 比较了价电子对复合物一阶超极化率的贡献. 在MP4(SDQ)/6-311++G(2df, 2pd)水平上计算得到[Li…FH]e-[1]的μ=2.5633 a.u., α=1.0476×10³ a.u., β=1.0948×10⁵ a.u.；[Li…OH2]e-[1] 的μ=2.3204 a.u., α=1.2201×10³ a.u., β=2.1410×10⁵ a.u.；[Li…NH3]e-[1]的μ=2.4687 a.u., α=1.4817×10³ a.u., β=3.4040×10⁵ a.u.. 计算结果表明, 三种一价阴离子复合物分子均具有非常大的一阶超极化率, 而一个价电子对复合物的一阶超极化率的贡献超过1.0×10⁵ a.u..     

碱金属掺杂叔丁基杯[4]芳烃体系的结构及非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP方法得到了M@t-Bu-calix[4]arene和(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li,Na,K)体系的几何结构.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li,Na,K)三个体系各有5个稳定异构体,在前三个异构体中,碱金属与t-Bu-calix[4]arene分子间具有很强的相互作用能,说明了体系的稳定性.在部分(M@t-Bucalix[4]arene)Li异构体中Li′原子以阴离子形式存在,整个体系表现出碱金属化物的特性.此外,使用CAMB3LYP方法计算了t-Bu-calix[4]arene及碱金属掺杂后体系的非线性光学性质.结果表明,t-Bu-calix[4]arene内部掺杂一个碱金属原子M后,体系的一阶超极化率(β0)有较大提高,而在配体外部又掺杂一个Li原子后,体系具有更大的β0值.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′体系的MLi′-4异构体表现出最高的β0值(41827-114354 a.u.),并且随着M原子序数的增加而逐渐增大.可见,碱金属掺杂是提高t-Bu-calix[4]arene非线性光学响应的一种有效策略.     

碱金属原子吸附PPV及其衍生物体系的结构和非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法系统研究了碱金属Li原子吸附亚苯基-1,2-亚乙烯基(Phenylenevinylene)聚合物(PPV)及其衍生物(具有给受体基团修饰的)体系的结构和非线性光学性质.Li原子能稳定地吸附在PPV及其衍生物的表面,吸附能高达62.3~78.2 kJ/mol.当碱金属Li原子吸附在[PPV]n(n=2~4)表面时,锂盐效应导致了Li原子和[PPV]n之间发生了明显的电荷转移过程,使体系的一阶超极化率β0从249~756 a.u.明显增加到1.16×104~1.37×105a.u..当碱金属Li原子吸附在只有给体(—NH2)或只有受体(—CN)基团修饰的PPV衍生物{[NH2-(PPV)n]/[(PPV)n-CN]}时,体系的一阶超极化率值进一步提升,分别高达1.61×105a.u.(n=4)和2.85×105a.u.(n=4).这主要源于锂盐效应和Donor-π-Acceptor之间的协同作用导致跃迁能进一步降低所致.在Li原子吸附的具有给受体基团同时修饰的PPV衍生物(Li@[NH2-(PPV)n-CN])体系中,这种协同作用得到进一步加强,显著改善了体系的一阶超极化率(高达3.56×105a.u.,n=4).     

表面吸附碱金属原子的超短碳纳米管体系的结构和非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)方法系统研究了表面吸附碱金属Li原子的超短碳纳米管([8]cyclophenacene)体系的结构和非线性光学性质.在这些体系中,Li原子均能稳定地吸附在超短碳纳米管表面,其吸附能高达84.0~106.2 kJ/mol.当吸附1~2个Li原子时,Li原子和碳纳米管之间发生了明显的电荷转移过程,使体系的一阶超极化率(β0)值明显改善,β0值从0迅速增加到3.42×103~8.29×103a.u.;当吸附的Li原子数增加到3时,体系内部产生了额外电子,有效地降低了体系最主要跃迁的跃迁能,使体系的一阶超极化率进一步提升(高达2.59×106a.u.).此外,Li原子之间的距离也是影响吸附体系β0值的重要因素.     

联吡啶Ru~(Ⅱ/Ⅲ)配合物二阶非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对联吡啶Ru~(Ⅱ/Ⅲ)配合物的几何结构、氧化还原性质、UV-Vis光谱及二阶非线性光学(NLO)性质进行计算.研究结果表明,醌基的引入能够有效增大第一超极化率(β_(tot))值,但醌基在氮苯基上位置的改变对β_(tot)值影响不大.分子轨道和自旋密度分布分析结果表明,金属Ru~Ⅱ和副配体均能成为氧化中心,并且氧化中心位置不同,会导致配合物氧化态的电荷转移形式产生差别,进而改变氧化态的β_(tot)值.氧化态配合物1b和2b的β_(tot)值减小,而配合物3b和4b的β_(tot)值显著增大,超瑞利散射方法计算的第一超极化率(β_(HRS))值也符合此规律.含时密度泛函理论(TD-DFT)结果表明,配合物本征态主要是金属到配体的电荷转移(MLCT/ML'CT),而氧化态则是配体到金属的电荷转移(LMCT/L'MCT),给、受体发生明显改变.因此,通过改变副配体的种类及氧化还原反应,可有效调节这类联吡啶Ru~(Ⅱ/Ⅲ)配合物的二阶NLO响应.     

二甲胺同步辐射光电离解离机理的质谱研究

利用同步辐射光源，结合飞行时间质谱，在超声射流冷却条件下研究了(CH_3) _2NH(DMA)的光电离解离机理。实验观察到四种主要离子(CH_3)_2NH·~+， CH_3NH~+CH_2，CH_2NH_2~+和CHNH~+，质荷比分别为m/z = 45，44，30和28。四种 离子的出现势（AE）分别为8.26，9.52，11.93和11.27 eV，其中分子电离热IP = （8.26 ± 0.01） eV，计算得到分子离子的生成热Δ_fH~o = 778.55 kJ/mol。 分析表明离子CH_3NH~+CH_2来自母体离子的α去H过程。其他碎片离子由后续逐级 解离去H反应以及脱CH_3通道生成。     

THE STUDY OF SPECTRA AND X-RAY CRYSTAL STRUCTURE OF A NOVEL BIONICS INSECTICIDE——(CH_3)_2NHCH(CH_2S_2O_3)_2Na·H_2O

IR and NMR spectra of novel bionics insecticide—C_5NS_4O_6H_(12)Na·H_2O have been studied. The molecular and crystal structures of the compound also have been determined. The compound crystallizes in the monoclinic space group C_(2h)~5, - P2_1/n with α= 8.0972. (9) , b =16.262(4), c = 10.370(3), β= 94.26(2)° and z = 4.The result shows that N atom in this compound captures a proton to form HN~ group, Na~ is in statistical disorder. Therefore, the structural formula of tho compound is (CH_3)_2HN~ —CH(CH_2S_2O_3~-)_2·1/2 (Na~ )_2·H_2O.     

配体数与电子化物的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性

用MP2方法得到单配位电子化物M—X(M=Li, Na, K; X=NH3, NCH, HF)和二配位电子化物M—(FH)2(M=Li, Na, K)的几何结构. 使用高水平的QCISD/6-311++G(3df, 3pd)计算了它们的一阶超极化率β0. 在单配位的电子化物中, 单调的一阶超极化率的碱金属原子序数依赖性未表现出来, 而二配位电子化物 M—(FH)2(M=Li, Na, K)的β0值随着碱金属原子序数的增加而增加, 这与文献报道的四配位相关体系的情况一致. 这表明, 电子化物中配位数与一阶超极化率碱金属原子序数依赖性相关.     

四元交互体系Li~ ,Na~ //CO_3~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O 298K相关系的理论预测及实验研究

采用三元体系的溶解度数据 ,运用多元线性回归法拟合了 Li2 CO3(a) ,Na2 CO3(b) ,Li2 B4O7(c)的单盐参数、溶解平衡常数及有关的混合离子作用参数 .它们的值分别为 :β(0 )a =-1 .2 3 5 5 ,β(1)a =-2 .65 46,Ca=-0 .0 0 4660 7,β(0 )b =-3 .0 3 0 6,β(1)b =-3 .0 2 3 8,Cb=-0 .2 90 89,β(0 )c =-0 .2 93 0 4,β(1)c =2 .1 5 5 6,Cc=-0 .0 0 42 5 60 ,θL i,Na=1 .0 41 8,θB,C=-2 .63 0 5 ,ΨL i,Na,C=-0 .0 63 91 ,ΨL i,Na,B=0 .493 5 6,ΨL i,B,C=-0 .47842 ,ΨNa,B,C=0 .3 0 61 6,ln K(Li2 CO3) =-8.962 9,ln K(Na2 CO3· 1 0 H2 O) =3 .0 64 6,ln K(Li2 B4O7·3 H2 O) =-7.3 5 66,ln K(Na2 B4O7· 1 0 H2 O) =-7.4778.以盐的溶解平衡常数为判据 ,运用 Pitzer方程计算了四元体系 Li ,Na //CO2 -3,B4O2 -7-H2 O 2 98K时的溶解度 ,并采用等温溶解平衡法 ,对该体系 2 98K时溶解度进行了实验测定 ,同计算值相比 ,二者基本吻合     

联吖叮氮氧自由基体系及其衍生物NLO性质的密度泛函理论研究

以实验合成的联吖叮氮氧自由基分子为母体, 设计了7个自由基分子. 采用密度泛函理论(DFT) UB3LYP/6-31g(d,p)方法对这些自由基分子不同自旋态的稳定性和非线性光学(NLO)系数进行计算. 结果表明, 联吖叮氮氧自由基分子及其衍生物三重态为稳定基态, 符合自旋极化规则. 引入给吸电子取代基使自由基体系的极化率αs与二阶超极化率γs值有所增大, 且基团的给吸电子能力越强, αs和γs值增加越明显; 对于一阶超极化率βtot, 自由基体系处于单重态时, 取代基的影响较大. 所有自由基分子三重态的NLO系数都小于单重态, 表明可以通过控制体系的自旋多重度来调节体系的NLO性质.     

氮杂冠醚的研究——Ⅷ.N-取代-2,3-苯并-10-氮杂-1,4,7,1 3-四氧杂-环十五-2-烯的合成及其对碱金属离子的配合作用

2,3-苯并-10-氮杂-1,4,7,13-四氧杂-环十五-2-烯前与溴代烃或溴代多甘醇单烷基醚,在无水碳酸钾存在下,在乙腈中缩合制得N-取代-2,3-苯并-lO-氮杂-1,4,7,13-四氧杂-环十五-2-烯化合物(1-11),取代基为:n-C_4H_9,i-C_5H_11,n-C_7H15,CH_2CH_2OCH_3,CH_2CH_2OCH_2CH_3,CH_2CH_2OC_4H_9,(CH_2CH_2O)_2CH_3,(CH_2H_2O)_2C_2H_5,(CH_2CH_2O)_2C_4H_9,CH_2CH=CH_2,和CH_2Ph.本文还考查了化合物2—4和6—11在室温下,在氯仿-水体系中,对苦味酸碱金属(Li~+、Na~+和K~+)盐的配合作用.     

电子化物Li_3@calix[4]pyrrole和Li_3O@calix[4]pyrrole的结构及非线性光学性质的理论研究

对超碱金属电子化物Li3@calix[4]pyrrole和Li3O@calix[4]pyrrole的几何结构、相对稳定性和非线性光学性质进行了理论研究.2个体系分别含有4个和2个稳定异构体.通过与Li@calix[4]pyrrole比较发现,以超碱金属Li3和Li3O为电子供体可以给体系带来更大的非线性光学响应.当Li3和Li3O分子平面与calix[4]pyrrole配体的4个N原子构成的平面平行作用时,超碱金属的电离程度更高,体系具有更大的一阶超极化率值.