N8H8环状异构体的结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311＋＋G**基组水平上对N₈H₈氮氢环状化合物可能存在的构型进行了几何优化, 得到74种稳定异构体, 应用自然键轨道理论NBO和分子中的原子理论AIM分析了这些化合物成键特征和相对稳定性, G3MP2方法计算了各异构体的能量及生成热. 研究结果表明: N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用是影响氮氮键长变化的主要因素; N₈H₈环状异构体的稳定性顺序为: 六元环＞七元环＞八元环, 五元环＞三元环＞四元环, 六元环是这些N₈H₈环状异构体中最稳定的, 最不稳定的是四元环, G19是所有环状异构体中能量最低的; M3能量最高, 稳定性最差, A7密度最大.     

不饱和类硅烯H2C＝SiMBr (M＝Li, Na)的DFT研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-311G (d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H₂C＝SiMBr (M＝Li, Na)的结构. 结果表明, 不饱和类硅烯H₂C＝SiLiBr与H₂C＝SiNaBr各有三种平衡构型, 其中非平面的p-配合物型构型能量最低, 是这两种不饱和类硅烯存在的主要构型. 对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算, 求得了转化势垒. 计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

AlmN2和AlmN2＋ (m＝1～8)团簇结构与稳定性的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对Al_mN₂和Al_mN₂^＋ (m＝1～8)团簇的几何构型、电子结构、振动频率和分子轨道进行了理论研究. 结果表明, Al_mN₂类团簇的基态结构有两种基本构型, 一种是以N—N键为核心周围与Al原子相配位形成的, 一种是由两个Al_nN (n≤m/2)分子碎片通过共用Al原子或Al—Al键相互结合形成的. 对Al_nN分子碎片相互结合形成结构的绝热电离能讨论得到, m为偶数的团簇比m为奇数的稳定.     

H2CCF自由基与HNCO反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-311＋＋G(d,p)基组水平上研究了H₂CCF自由基与HNCO的微观反应机理, 优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 为了获得更精确的能量信息, 还在QCISD(T)/6-311＋＋G(d,p)基组水平上计算了各物质的能量．振动分析结果和IRC分析结果证实了中间体和过渡态的真实性, 计算所得的成键临界点电荷密度的变化也确认了反应过程．对于H₂CCF自由基与HNCO反应, 我们找到了六条可行的反应通道, 结果分析表明通道H₂CCF＋HNCO→IM3→TS5→H₂CCFH＋NCO控制步骤活化能最低, 是该反应的主要通道, 在此反应过程中有稳定的氢键复合物IM3生成, 还表现出氢原子迁移的反应特征．     

H2CCF自由基与HNCO反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-311＋＋G(d,p)基组水平上研究了H₂CCF自由基与HNCO的微观反应机理, 优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 为了获得更精确的能量信息, 还在QCISD(T)/6-311＋＋G(d,p)基组水平上计算了各物质的能量．振动分析结果和IRC分析结果证实了中间体和过渡态的真实性, 计算所得的成键临界点电荷密度的变化也确认了反应过程．对于H₂CCF自由基与HNCO反应, 我们找到了六条可行的反应通道, 结果分析表明通道H₂CCF＋HNCO→IM3→TS5→H₂CCFH＋NCO控制步骤活化能最低, 是该反应的主要通道, 在此反应过程中有稳定的氢键复合物IM3生成, 还表现出氢原子迁移的反应特征．     

H2O, H2S与双卤分子间相互作用的电子密度拓扑研究

运用量子化学微扰理论MP2和密度泛函B3LYP方法, 采用6-311＋＋G(d,p)基组, 对H₂O, H₂S与双卤分子XY (XY＝F₂, Cl₂, Br₂, ClF, BrF, BrCl)形成的卤键复合物进行构型全优化, 并计算得到了这些体系的分子间相互作用能. 利用电子密度拓扑分析方法对卤键复合物的拓扑性质进行了分析研究, 探讨了该类分子间卤键的作用本质. 结果表明, 形成卤键后, 作为电子受体的双卤分子X—Y键长增长, 振动频率减小. 复合物体系中的卤键介于共价键与离子键之间, 偏于静电作用成分为主.     

H2O, H2S与双卤分子间相互作用的电子密度拓扑研究

运用量子化学微扰理论MP2和密度泛函B3LYP方法, 采用6-311＋＋G(d,p)基组, 对H₂O, H₂S与双卤分子XY (XY＝F₂, Cl₂, Br₂, ClF, BrF, BrCl)形成的卤键复合物进行构型全优化, 并计算得到了这些体系的分子间相互作用能. 利用电子密度拓扑分析方法对卤键复合物的拓扑性质进行了分析研究, 探讨了该类分子间卤键的作用本质. 结果表明, 形成卤键后, 作为电子受体的双卤分子X—Y键长增长, 振动频率减小. 复合物体系中的卤键介于共价键与离子键之间, 偏于静电作用成分为主.     

N′-乙基-N-哌嗪基二硫代氨基甲酸铜(Ⅱ)配合物Cu(S2CNC4H8NC2H5)2的晶体结构及谱学研究

合成了标题化合物Cu(S₂CNC₄H₈NC₂H₅)₂,得到深棕色柱状晶体。晶体属三斜晶系,空间群为P1。中心Cu(Ⅱ)离子分别与来 自2个N′-乙基-N-哌嗪基二硫代氨基甲酸的4个硫原子配位,形成略微扭曲的平面四方配位构型。4个Cu-S键的键长范围0.220 10(11)～0.220 34(13) nm;Cu-S键的FT-Raman伸缩振动峰在134.921 cm^-1;ESR谱表明Cu(Ⅱ)离子处于对称中心;其局部配位构型属于D_2h群;热分析表明标题化合物在753.15 ℃时分解为金属Cu。     

N6H6结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的b3lyp方法在6-311＋＋G**基组上对15种分子式为N₆H₆的氮氢化合物进行了理论计算, 并且应用了自然键轨道理论(Nature Bond Orbital, NBO)和分子中的原子理论(Atoms In Molecules, AIM)分析了这些化合物的成键特征和相对稳定性. NBO分析表明N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用是影响氮氮键长变化的主要因素, AIM计算的氮氮键的键临界点电荷密度与键长呈反比关系. 而且, NBO的立体和超共轭分析表明立体交换排斥能和超共轭作用对这些分子的相对稳定性起了重要作用. G3MP2计算结果表明氮氢化合物的生成热均为正, 并且环状分子的能量和生成热都高于链状分子.     

N6H6结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的b3lyp方法在6-311＋＋G**基组上对15种分子式为N₆H₆的氮氢化合物进行了理论计算, 并且应用了自然键轨道理论(Nature Bond Orbital, NBO)和分子中的原子理论(Atoms In Molecules, AIM)分析了这些化合物的成键特征和相对稳定性. NBO分析表明N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用是影响氮氮键长变化的主要因素, AIM计算的氮氮键的键临界点电荷密度与键长呈反比关系. 而且, NBO的立体和超共轭分析表明立体交换排斥能和超共轭作用对这些分子的相对稳定性起了重要作用. G3MP2计算结果表明氮氢化合物的生成热均为正, 并且环状分子的能量和生成热都高于链状分子.     

Theoretical investigation on the protonation reactions and products of the stable [N,C,C,S] isomers

A theoretical study on the protonation system of [N,C,C,S], [H,N,C,C,S]+, was performed at the B3LYP/6-311++G(d,p) and CCSD(T)/6-311++G(2df,2p) (single point) levels of theory. On the doublet [H,N,C,C,S]+ surface, 24 species were located as energy minima and 10 of them were considered as kinetically stable species. The species HNCCS+ with 2A' state and a shallow W-shaped skeleton was predicted to be the global minimum and kinetically the most stable species, being in good agreement with previous experimental findings. Furthermore, the protonation reactions of the stable [N,C,C,S] isomers were investigated in detail. The calculation results indicated that the [N,C,C,S] isomers may be significantly stabilized upon protonation. Finally, the possible covalent structures of the [H,N,C,C,S]+ isomers with considerable stability were briefly discussed.     

Molecular structure of the octatetranyl anion, C8H-: a computational study

The equilibrium molecular structure of the octatetranyl anion, C8H(-), which has been recently detected in two astronomical environments, is investigated with the aid of both ab initio post-Hartree-Fock and density functional theory (DFT) calculations. The model chemistry adopted in this study was selected after a series of benchmark calculations performed on molecular acetylene for which accurate gas-phase structural data are available. Geometry optimizations performed at the CCSD/6-311+G(2d,p), QCISD/6-311+G(2d,p), and MP4(SDQ)/6-311+G(2d,p) levels of theory yield for C8H(-) an interesting polyyne-type structure that defies the chemical formula displaying a simple alternation of triple and single carbon-carbon bonds, [:C[triple bond]C-C[triple bond]C-C[triple bond]C-C[triple bond]CH](1-). In the optimized geometry of C8H(-), as one proceeds from the naked carbon atom on one side of the chain to the CH unit on the opposite side of the chain, the short (formally triple) carbon-carbon bonds decrease in length from 1.255 to 1.213 A whereas the long (formally single) carbon-carbon bonds increase (albeit only slightly) in length from 1.362 to 1.378 A (CCSD results). In striking contrast, both MP2 and DFT (B3LYP and PBE0) calculations fail in reproducing the pattern of the carbon-carbon bond lengths obtained with the CCSD, QCISD, and MP4 methods. The structures of three shorter n-even chains, C(n)H(-) (n = 2, 4, and 6), along with those of four n-odd compounds (n = 3, 5, 7, and 9) are also investigated at the CCSD/6-311+G(2d,p) level of theory.     

丁烯和丁烷自由基阳离子的分子结构和超精细结构的 理论研究

用密度函数理论B3LYP方法和6-31G(d,p),6-311G(d,p)及6-311+G(d,p)基组，分别对1-C4H^+~8,2-C4H^+~8和C4H^+~10进行了构型优化和频率分析计算，预言1-C4H^+~8具有非平面构型，与以往报道的从头算和密度函数理论计算结果不同。在各自由基阳离子的B3LYP构型上，进行了B3LYP、MP2及MRSDCI方法的超精细偶合常数计算，得到了比以往更好的结果，特别是MP2/B3LYP计算值是至今与实验值符合得最好的理论计算结果。     

N5H5异构体的结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311++G**基组水平上对N5H5氮氢化合物异构体可能存在的构型进行了几何优化, 得到23种稳定异构体, 并研究了这些异构体间可能的互变异构情况. 为了讨论N5H5异构体作为含能材料候选物质的可能性, 还采用了G3B3方法计算了能量, 并且计算了异构体的生成热(⊿Hf,298).结果表明, 在23种异构体中链状异构体最稳定, 四元环四氮烷异构体最不稳定, 存在一个N=N双键的异构体较同类异构体能量低, 较为稳定; N5H5氮氢化合物的生成热均为正, 其中异构体E1生成热最高. 估算了N5H5的摩尔体积, 由密度公式ρ=MT/Vmol,得到E1 的密度最大.     

密度泛函方法研究HS2X的稳定构型

采用量子化学中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP／6-311 G(3df,2p)水平上全优化得到了单卤代二硫烷HSSX(X-H,F,Cl,Br)链型和分叉型两种异构体的平衡结构。计算结果表明．在热力学上,所有链型的HSSX为稳定构型．其能量分别较分叉型构型低109．8、60．2、74．8和73．1kJ／mol。同时,采用统计热力学方法,研究了两种平衡结构之间相互转化的化学热力学性质,发现异构化反应的平衡常数很小。     

Theoretical study on the structures and stabilities of the isomers of N6H6

Forty-eight possible isomers of N₆H₆ have been investigated at the B3LYP/6-311++G^** and G3B3 levels. The results show that heats of formation of all isomers are positive and A2-3 is the lowest and C2 is the highest. In addition, the energies and the heats of formation of the ring-shaped isomers are higher than those of the chain-shaped isomers. Among the ring-shaped isomers, the four-membered ring isomers have the highest heat of formation and the five-membered ring isomers have the lowest. For six-membered ring isomers, only the chair-shaped isomers are stable. Among all those chain-shaped isomers, the ones which have N–N bond and its length is in the range of NN double bond can improve the stability of the compounds.     

1CH2＋N2O反应的势能面

利用密度泛函理论（B3LYP）计算了1CH2＋N2O反应的反应物、中间体、过渡态及产物 的几何构型.进而用从头算方法（QCISD（T））计算了单点能量.由此描绘了反应的势能面, 确定了反应的最终产物通道为N2＋H2CO和NO＋HCN＋H.后者比前者有更大的分支比.N2、H2CO 、NO、HCN的存在有待于实验检测.作者认为,反应在室温下是加成-消除机理,而在高温下 可以通过直接取代的机理获得N2＋H2CO.     

Theoretical study on the structures and properties of the isomers of Nn(CH)8−nH8 (n = 0–7)

With replacement of N atoms by CH groups in the most stable chain isomer of N8H8, 34 possible isomers of N_n(CH)_8−nH₈ (n = 0–7) have been designed and optimized at the B3LYP/6-311++G** level of theory. The natural bond orbital (NBO) and atoms in molecules (AIM) analysis are carried out to study the bonding nature and relative stabilities of these conformers. G3MP2 method is applied to calculate energies and heats of formation. The results indicate that the hyperconjugation effect from lone pairs of nitrogen atoms to germinal C–N bonds is the major factor which caused the change of the C–N bond length. With the more replacement of nitrogen atoms by CH groups, the heats of formation of the isomers of N_n(CH)_8−nH₈ (n = 0–7) decrease gradually, but the energies increase linearly.     

Quantum-chemical Study on the Structures and Properties of Uracil-BX3 （X = F, Cl） Complexes

1 INTRODUCTION The intermolecular interaction of bases in DNA or RNA is of immense interest and significance to che- mists and biologists alike. The interactions of these bases with metal cations, solvent molecules and other small molecules or ions would affect the struc- ture and biological properties or recognition process,which has been investigated widely[1～8]. Boron contained compounds are electron deficient com- pounds and have been extensively used as catalysts in chemical react…