C60CH2结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０ＣＨ２的两种结构，ＣＨ２加在两个六元环之间的键上为Ｃ２０构型，ＣＨ２加在一个五元环和一个六元环之间的键上为Ｃ５构型，计算表明，从总能量和ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯ能级差看，Ｃ６０ＣＨ２的稳定结构应是Ｃ２０构型，该Ｃ２０异构体有类环丙结构（Ｃ１５－Ｃ３０桥键键长为０．１５５６ｎｍ，键序等于０．８６６３），其电子光谱计算结果与实验值符合较好。     

C60O结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０Ｏ的两种结构：一是桥氧加在２个六元环之间的键上为Ｃ２ｖ构型；另一个是桥氧加在１个五元环和１个六元环之间的键上为Ｃｓ构型。计算表明，从总能量、ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯ能级差和光谱性质看，Ｃ６０Ｏ的稳定构型都应是Ｃ２ｖ构型，该Ｃ２ｖ异构体具有环氧结构（桥Ｃ１５－Ｃ３０键长为０．１５１８ｎｍ，键序为０．８７４４），其电子光谱计算结果与实验值较好地符合。     

C~3~6二聚体的结构和稳定性的理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在3-21G水平上系统研究了C~3~6二聚体(C~3~6)~2的可能的稳定结构及其稳定性。结果表明,两个C~3~6的腰带六元环面对面以两根C－C键连接具有D~2~h对称性的结构的能量最低。在所研究的二聚体(C~3~6)~2中,C~3~6笼间键长在0.151～0.169nm之间,表明C~3~6单体间均以共价键结合。(C~3~6)~2的稳定性以及笼间键长与成键原子的位置密切相关。本文还给出了计算所得的电子结构,并讨论了其对(C~3~6)~2性质的影响。     

C60O2可能异构体的结构,电子光谱和NMR谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０Ｏ２可能异构体的结构，两个氧原子分别加在两个六元环相邻边或五六元环相邻边形成环氧结构，为Ｃｓ对称性，得６种可能构型，计算表明，两个氧原子加在同个六元环的六六元环相邻边所形成环氧结构Ｃｓ构型最稳定，环氧处Ｃ－Ｃ键不断开，与实验结果一致，其电子光谱计算结果亦与实验值相吻合，这种Ｃｓ构环氧结构所在六元环上的另一个Ｃ－Ｃ键有大的键序，为高活性位置，因此Ｃ６０Ｏ２可能有较好的化学     

C60NH^＋2的构型研究及其电子光谱和NMR谱的理论预测

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０ＮＨ＾＋２的２种构型，一是ＮＨ＾＋２加在２个六元环之间的键上，为Ｃ２构型，另一个是ＮＨ＾＋２加在五元和六元环之间的键上，为Ｃｓ构型，计算表明，Ｃ６０ＮＨ＾＋２的稳定构型应是Ｃ２，且该Ｃ２Ｖ异构体有质子化的环乙亚胺结构（桥Ｃ１５－Ｃ３０为０．１５２０ｎｍ键序为０．９０９７），同时计算了Ｃ６０ＮＨ＾＋２２种构型的电子吸收光谱，讨论了其ＮＭＲ谱，属于理论预测性质。     

C60O3的结构和电子光谱的理论研究

用INDO系列方法对C₆₀O₃的可能构型进行研究,结果表明:环氧结构邻近的6-6键易发生进一步的加成反应.其中3个氧原子加在同一个六元环的6-6边上,形成环氧结构最稳定的C₃v构型,第3个氧原子加在2个环氧结构相邻的六元环的6-6边上的C₂、C_s构型也相当稳定,C₂、C_s构型的部分¹³C NMR谱与实验吻合.C₆₀O₃可能有较好的反应活性,其电子光谱属于理论预测.     

C70O2可能异构体的结构和电子光谱的理论研究

用AM1、PM3及INDO系列方法研究了C₇₀O₂可能异构体的结构和稳定性.在C₇₀O稳定构型的基础上,考察了C₇₀O₂的45种异构体.结果表明,两个O原子加在碳球极端处同一个六元环内不等价的6/6键上形成环氧结构的构型最稳定.在优化构型的基础上,进行电子光谱计算,并与C₇₀和C₇₀O进行了比较.     

C~4~0, C~4~0^+, Nb@C~4~0^+, NbC~3~9^+, Nb@C~4~0H~4^+的 量子化学研究

用量子化学从头计算方法研究了C~4~0,C~4~0^+,Nb@C~4~0^+,NbC~3~9^+,Nb@C~4~0H~4^+的几何构型、电子结构和C~2~8一样,C~4~0(T~d)基态也为^5A~2态,笼骨架上具有四个悬挂键。计算结果表明C~4~0和C~4~0^+比NbC~3~9^+和Nb@C~4~0^+稳定,与实验结果一致。     

C~4~0, C~4~0^+, Nb@C~4~0^+, NbC~3~9^+, Nb@C~4~0H~4^+的 量子化学研究

用量子化学从头计算方法研究了C~4~0,C~4~0^+,Nb@C~4~0^+,NbC~3~9^+,Nb@C~4~0H~4^+的几何构型、电子结构和C~2~8一样,C~4~0(T~d)基态也为^5A~2态,笼骨架上具有四个悬挂键。计算结果表明C~4~0和C~4~0^+比NbC~3~9^+和Nb@C~4~0^+稳定,与实验结果一致。     

C~6~0^2^-单态和三态的结构和光谱性质

用INDO系列方法对C~6~0^2^-单态和三态分别进行了几何构型优化, 得到D~2~h对称性的构型, 表明C~6~0^2^-确实发生了Jahn-Teller畸变, 导致双键变长, 形成15种键, 9种不等同碳原子, 其额外负电荷主要分布在赤道附近, 以此构型为基础,计算了C~6~0^2^-的电子光谱, 与实验值基本一致, 对光谱进行了理论指认, 说明了光谱红移的原因。     

C~6~0O异构体的研究

本文用臭氧氧化C~6~0的苯溶液,用HPLC分析产物,室温下氧化产物只得到一个C~6~0O异构体组分峰。低温下产物得到两个C~6~0O异构体组分峰。多出的一个峰经实验与理论的研究,表明它很可能是异构体C~6~0O(C~s)。     

两种C~6~0双炔衍生物的结构、光谱和二阶非线性光学性质的 理论研究

用INDO/2和INDO/SCI方法,计算了C~6~0C(C=CH)~2基态电子结构和电子光谱,所得结果与实验结果基本一致.在此基础上,设计了C60(C=CH)~2,并用同样方法计算了电子结构和光谱.在正确的电子光谱基础上,用ZINDO-SOS方法计算了2个分子的二阶非线性光学系数β~i~j~k和β~μ,并对其结果进行了分析和讨论.结论是,乙炔基与C~6~0(C=CH)~2有更大的非线性光学系数,是有希望的非线性光学备选材料分子。     

C~6~0与二氯卡宾环加成反应机理的理论研究

用半经验AM1方法研究了C~6~0与单态二氯卡宾环加成反应的反应机理。采用Berny梯度法优化得到反应的过渡态,并进行了振动分析确认。计算结果表明：二氯卡宾在C~6~0的6-6或6-5键上的加成反应均分两步进行,第一步反应物经(类)过渡态Ⅰ生成中间配合物,第二步由中间配合物经过渡态Ⅱ变为产物。6-6加成反应的活化势垒较6-5加成反应的低121kJ·mol^-^1,从反应机理和动力学角度解释了6-6加成优于6-5加成的原因。     

给体-桥-受体型系列C~6~0吡咯/二茂铁的电子结构及 二阶非线性光学性质的理 论研究

用INDO/2和INDO/CI方法,计算了系列给体-桥-受体(D-B-A)型C~6~0吡咯/二茂铁(C~6~0PY/Fc)的结构和电子光谱,计算结果和实验结果一致,在正确的光谱基础上,用INDO/CI-SOS公式计算了该系列分子的二阶非线性光学系数β~i~j~k,β~μ。考察了分子电子结构对β~μ影响的微观本质。     

Theoretical predictions of the structures and electronic spectra of C60NH with comparisons with the isoelectronic molecules C60O and C60CH2

Intermediate neglect of differential overlap (INDO ) calculations were used to study two structures of C₆₀NH: one of C_2ν, geometry with a bridging NH across the bond between two fused six-membered rings in C₆₀ and the other of C_s geometry with a bridging NH across the bond between a five- and a six-membered ring. We calculated the most stable isomer of C₆₀NH to be of C_2ν, symmetry. It was found that the C_2ν isomer has a protonated aziridine structure with a bridging C? C bond length of 0.1520 nm. The electronic spectra of both isomers of C₆₀NH were calculated. Comparisons were made with the isoelectronic molecules C₆₀O and C₆₀CH₂, cases in which the calculated electronic spectra for the most stable isomers C₆₀O (C_2ν) and C₆₀CH₂ (C_2ν) are in good agreement with recent experimental results. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.     

异质富勒烯C~5~9Si与C~6~9Si的理论研究

利用MNDO,AM1和PM3半经验量子化学计算方法对硅杂富勒烯C~5~9Si和C~6~9Si进行了系统的理论研究.计算了稳定构型、生成热、前沿轨道能级差、电离势、电子亲和势、绝对电负性和整体硬度.结果表明,硅杂富勒烯的稳定性虽然低于全碳富勒烯,但也具有相当的稳定性.C~5~9Si的稳定性比已经合成的C~5~8X~2(X=B,N)高,C~6~9Si与C~7~0的稳定性差异也很小,因此在适宜条件下文中所讨论的硅杂富勒烯是应该能够合成的.在C~6~9Si各异构体中,取代位置在赤道的异构体具有最低的能量和最大的前沿轨道能级差,也是最稳定的异构体.与全碳勒烯C~6~0和C~7~0相比,C~5~9Si和C~6~9Si具有较小的电离势和电子亲和势,表明硅杂富勒烯容易被氧化,而被还原的难度要些,但是仍容易发生还原反应而生成负离子.因此硅原子的掺杂能够使富勒烯的氧化还原性能得以改善.C~5~9Si和C~6~9Si更容易与亲电试剂反应,而发生亲核反应的活性要相对小一些.硅杂富勒烯C~5~9Si和C~6~9Si的绝对电负性和硬度都小于相对应的全碳富勒烯,对电子的束缚力要相对小一些。     

Structure and stability of B5C and C5B clusters

Geometry optimizations and vibrational frequencies of B5C and C5B clusters were calculated with the Becke-3LYP method using the 6-311+G(d) basis set and some stable configurations of B5C and C5B clusters have been found. The most stable structure of B5C is a planar six-membered ring. However, for C5B clusters, the most stable structure is linear with a boron atom in position 3. Various configurations of B5C clusters containing three-membered boron rings have predominance in energy, whereas various configurations of C5B clusters containing three-membered carbon rings are disadvantageous in energy. In B5C clusters, isomer2 can be converted into isomer1 by surmounting an energy barrier of 43.83 kJ.mol(-1). In C5B clusters, the conversions of isomer5 into isomer2 and isomer7 into isomer2 have energy barriers of 19.66 and 20.57 kJ.mol(-1), respectively.