范德华络合物Rg-HCl、Rg-ClH(Rg=Ne,Ar)异构化的量子化学及热力学的分析

对标题异构化体系,在Ｇａｕｓｓｉａｎ９４程序的高水平ＭＰ４／６－３１１Ｇ＊＊下,进行了全参数几何优化、能量、频率计量得到了它们电子结构的相对稳定性。同时用统计热力学计算了Ｒｇ－ＨＣｌ、Ｒｇ－ＣｌＨ（Ｒｇ＝Ｎｅ,Ａｒ）等异构体的热力学性质及它们的相互转化的平衡常数等。结果表明：不同构型的稳定性是随实验温度变化的,两种构型也可在某一温度下共存。这一结果不同于仅通过电子结构能所的某异构体较稳定的简单推断     

配位化合物CH2LiX的修正计算

对于一系列配位化合物CH₂LiX(X=F, Cl),根据统计热力学和含Wigner校正的Eyring过渡态理论(TST),计算了热力学函数、平衡常数、速率常数、阿仑尼乌斯指前因子A(100—1700K)。从这些结果来看,不同构型的稳定性是随实验温度变化的。两种构型可能在某一温度共存。这一结果是不同于仅通过电子结构能所作出的推断的。     

2-(2′-羟苯基)苯并噁唑氨基衍生物电子结构和光谱性质的理论研究

采用量子化学方法优化了间位和对位2-(2′-羟苯基)苯并噁唑氨基取代衍生物(4-AHBO和5-AHBO)基态的第一单重激发态所有可能的稳定构型, 分析了这些异构体在不同溶剂中的相对稳定性. 利用含时密度泛函理论(TDDFT)的不同泛函, 计算了4-AHBO和5-AHBO各异构体在溶剂中的吸收与发射光谱, 考察了它们的电子结构和光谱特征. 结果表明, 4-AHBO(5-AHBO)的双荧光不是由同一种异构体发射的, 而是来源于不同异构体的发射: 长波区的荧光由酮式构型发射, 短波区的发射则可能由四种醇式异构体共同产生. 另外, 也解释了5-AHBO在质子溶剂中光谱异常的原因, 分析了不同氨基取代位和溶剂极性的变化对各异构体构型、光谱性质及电子结构的影响. 理论预测的光谱与实验结果一致.     

倍半萜三醇的两种异构体的量子化学研究

用量子化学半经验方法 (PM3) ,研究了倍半萜三醇的两种异构体 :Bullatantriol和 1β ,4β ,7α -三羟基桉烷的电子结构 ,得到了它们的平衡几何构型、谐振动频率、红外强度、净电荷分布、键能和总能量 .结果表明 :1β ,4β ,7α -三羟基桉烷的总能量均较低 ,其热力学稳定性较强     

多氯代菲分子结构和热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-311G(d, p)水平上对527个多氯代菲分子的几何结构进行了全优化并计算得到它们的热力学性质(等容热容( )、熵(S$)、标准生成焓(ΔfH$)和标准生成Gibbs自由能(ΔfG$)), 研究了这些性质与取代的氯原子数目和位置的关系, 根据各异构体的相对标准生成Gibbs自由能(Δr,fG$)的大小, 得到它们的热力学稳定性顺序. 计算结果表明: 绝大多数多氯代菲分子具有非平面的几何构型, 在多氯代菲分子中存在三种类型的分子内弱相互作用(H…H、C—H…Cl和Cl…Cl相互作用), 随着分子中取代的氯原子数目的增加, 多氯代菲最稳定异构体的ΔfH$和ΔfG$开始时逐渐减小, 然后又快速增加. 具有相同数目氯原子的多氯代菲异构体的ΔfH$和ΔfG$与氯原子的取代位置有很大的关系. 多氯代菲异构体的相对热力学稳定性主要由分子内的离域π键和Cl…Cl核排斥作用的强弱决定.     

六硝基芪衍生物的红外光谱和热力学性质的理论研究

用量子化学密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G*水平下,对六硝基芪衍生物进行了几何构型全优化和电子结构计算。通过振动分析,求得它们的红外光谱并作归属。将理论计算IR谱与已知实验结果进行比较,表明本文所提供的计算结果是可靠的。对谐振频率以0.96进行标度后基于统计热力学原理求得它们的热力学性质,探讨了热力学性质随硝基数、氨基数、羟基数和温度变化的规律,发现有很好的线性关系,体现了很好的基团加和性。     

苯和苯胺类硝基衍生物的红外光谱和热力学性质的理论研究

用量子化学密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G*水平下,对苯和苯胺类硝基衍生物进行了几何构型全优化和电子结构计算。通过振动分析,求得它们的红外光谱并作归属。将理论计算IR谱与已知实验结果进行比较,表明本文所提供的计算结果是可靠的。对谐振频率以0.96进行标度后基于统计热力学原理求得它们的热力学性质,探讨了热力学性质随硝基数、氨基数和温度变化的规律,发现有很好的线性关系,体现了很好的基团加和性。     

二元碳氮化合物CN_8的理论研究

采用B3LYP,B3PW91和MP2 3种理论方法优化得到了13种稳定的CN8异构体.对比这些异构体的总能发现分别具有六元杂环结构和平面链状结构的2种异构体是最稳定的结构.进一步计算这2种异构体的生成能和解离掉一个N2的过渡态,发现它们都具有与实验合成的CN12相近的热力学稳定性,并且具有六元杂环结构的异构体展现出更好的动力学稳定性.这些研究结果表明具有六元杂环结构的CN8异构体是可能在实验上合成出来的.     

(BCO)12与(CH)12稳定性的环张力分析

基于密度泛函理论的B3LYP方法, 对具有等瓣相似性的(BCO)12和(CH)12的10种异构体结构的稳定性进行了计算对比研究, 这10种异构体由三元、四元、五元和六元环组成. 环张力分析表明对羰基硼笼体系, 三元环起主要的稳定化作用, 而四元环是张力的主要来源, 对碳氢笼体系, 五元环起主要的稳定化作用. 电子差分密度表明羰基硼笼中的三元环与碳氢笼中的三元环有不同的电子结构, 导致了它们不同的张力表现. 核独立化学位移(NICS)分析表明, 尽管σ芳香性不是稳定性的决定因素, 但对笼的稳定性有一定的影响.     

苯及其含氮等电子体化合物的结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在aug-cc-pvDZ基组上研究了13种苯及其含氮等电子体化合物的分子结构、 能量和异构体相对稳定性, 重点考察了含氮量对化合物含能性质的影响. 结果表明: 随着氮原子数增加分子的总能量降低, 且存在很好的线性相关性. 采用G3方法对分子的生成热进行了计算, 结果显示随着分子中氮原子个数增加, 各含氮等电子体化合物的生成热将增大, 其中六嗪、五嗪的生成热较大, 它们成为含能材料的潜力较大. 对各异构体分析显示, 氮原子位置与总能量和生成热的关系均为: (邻)间位＜(邻)对位＜邻位. 此外, 通过NBO方法分析了分子的超共轭作用和立体排斥能对异构体稳定性的影响, 结果表明超共轭作用是影响各异构体构型相对稳定性的主要因素.     

[C, N, N, P]体系异构体结构与稳定性

在B3LYP/6-311G(d)和QCISD(t)/6-311+G(2df)水平下计算得到了[C, N, N, P]体系的9个异构体、20个过渡态及一些相关的解离碎片, 并研究了异构体之间的异构化过程, 讨论了该体系异构体的结构与稳定性. 结果表明在得到的9个异构体中, 具有2A′电子态的、非线型链状NCNP, NCPN, CNPN和CNNP 4个异构体是较稳定的. 其余异构体由于易于重排或是解离, 稳定性较低. 研究同时给出了这4个异构体的振动频率、转动常数、偶极矩、第一绝热电离能和绝热电子亲合能等相关数据, 为可能的实验和星际光谱观测提供相关的理论数据. 得到的计算结果与等价电子体系SiNNP进行了比较.     

不饱和类卡宾H2C=CLiF的密度泛函研究

采用量子化学中的密度泛函方法,在B3LYP/6 311G水平上全优化得到了不饱和类卡宾H2C=CLiF的平衡构型.结果表明,不饱和类卡宾H2C=CLiF只有2种平衡构型.对这2种平衡构型之间相互转化的过渡态进行计算,求得了转化势垒.根据计算得到的微观性质,采用统计热力学及过渡态理论,研究了2种平衡构型之间相互转化的热力学及动力学性质,进而讨论了2种平衡构型在不同温度下的稳定性问题.     

不饱和类卡宾H_2C=CLiF的密度泛函研究

采用量子化学中的密度泛函方法,在B3LYP/6-311G水平上全优化得到了不饱和类卡宾H2C=CLiF的平衡构型.结果表明,不饱和类卡宾H2C=CLiF只有2种平衡构型.对这2种平衡构型之间相互转化的过渡态进行计算,求得了转化势垒.根据计算得到的微观性质,采用统计热力学及过渡态理论,研究了2种平衡构型之间相互转化的热力学及动力学性质,进而讨论了2种平衡构型在不同温度下的稳定性问题.     

Au10团簇结构与电性质的理论研究

使用4种流行的泛函(BPW91, B3PW91, PW91和B3LYP)考查了若干Au10团簇结构的稳定结构, 获得了能量最有利的6种异构体(其中2种以前未见报道), 并在此基础上进一步用MP2方法校准了它们的相对稳定性, 分析了它们的电子性质以及最稳定异构体与氧分子的化学反应性能. 计算结果表明Au10团簇异构体的相对稳定性明显依赖所使用的理论方法和泛函, 密度泛函结果显示Au10倾向于采用平面结构, 且不同的泛函给出异构体的相对稳定性次序也不相同, 而MP2计算则显示三维空间结构的Au10团簇更稳定, Au10可能是金团簇从二维结构到三维结构演化的一个临界点.     

[GeCN2]分子异构化势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311＋G(2df)//B3LYP/6-311＋G(d)水平下, 研究了四原子分子 [GeCN2]的各个异构体的几何结构、红外振动光谱、相对能量及异构化和解离稳定性, 构建了[GeCN2]势能面. 我们得到了7个[GeCN2]异构体, 包括5个直线型结构GeNCN (1), GeNNC (2), NGeCN (3), NGeNC (4), GeCNN (5)和2个环形结构Ge-cCNN (6)和Ge-cNCN (7). 其中异构体5, 6, 7是我们新找到的构型, 而且GeCNN (5)是整个势能面上稳定性仅次于GeNCN (1)的异构体. 几何和电子结构分析表明, GeCNN (5)具有共轭三键结构: Ge≡C—N≡N:. 由于具有良好的热力学和动力学稳定性, 异构体GeCNN (5)有望在实验中观测到. 我们建议利用过渡金属羰基化合物的络合作用可以进一步稳定GeCNN (5). 本研究为寻找新型含高周期元素的多重键化合物提供了理论线索.     

C14H3自由基和C14H3+阳离子的结构和热力学稳定性理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对C14H3中性和阳离子所有可能的构型、振动频率及热力学稳定性进行研究。基于目前的计算结果,C14H3和C14H3+最稳定的构型都是具有Cs对称的十四元环构型。如果构型里具有单叁键相互交替的聚炔烃结构,这个异构体就具有≈20cm-1的低频振动。C14通过加氢反应可以减小环内张力,使得十四元环能量降低,结构变得更加稳定。C14H3在温度低于1556K存在的可能性较大。     

氯化钙甲醇溶液中离子溶剂化作用的理论研究

利用红外光谱研究不同温度下CaCl2/甲醇溶液体系的溶剂化作用,结果表明在溶液中CaCl2以离子形式与甲醇发生溶剂化作用,且溶剂化数随温度升高而降低.通过密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6-31G＊＊水平下对CaCl2/甲醇溶液中可能存在的配位构型进行结构优化及热力学性质的计算,说明了在CaCl2/甲醇溶液中各种配位构型存在的可能性,得出温度升高热力学数据的变化规律,解释了溶剂化数随温度升高而降低的趋势.进一步对各种可能配位构型的红外吸收频率进行计算并与实验结果进行比较,推断在CaCl2/甲醇溶液中主要存在的配位构型为[CaCl（CH3OH）n]＋和[Cl（CH3OH）n]-.     

SiNP分子结构及稳定性的理论研究

采用B3LYP/6-311G(d),QCISD和CCSD(T)方法,对单重态和三重态SiNP体系的异构化进行了研究.在QCISD/6-311G(d)水平下,得到了7个稳定的异构体,它们由4个过渡态所连接,其中三重态线型异构体SiNP(31,3Σ1),单重态环状异构体SiNP(14,1A')和单重态线型异构体SiNP(11,1Σ)都具有较大的热力学及动力学稳定性.     

NC3O分子体系的异构化及其结构和性能的理论研究

采用 DFT, QCISD 及 CCSD(T)方法, 对 NC3O 分子体系的异构化进行了系统的研究, 得到了5个稳定的异构体, 其中包括4个链状异构体和1个带有支链的平面结构异构体. 这5个稳定异构体都具有较高的动力学和热力学稳定性.     

C120异构富勒烯分子的AM1半经验量子化学研究

以哑铃状2C60聚合体、花生壳状2C60聚合体以及C120富勒烯分子为研究对象,采用AM1半经验量子化学方法,计算了3种C120异构富勒烯分子的几何构型、电子结构、分子能量、疏水常数、极化率与偶极矩;然后,根据计算结果,分析对比了3种C120异构体分子的化学稳定性与物理化学特性.研究结果表明,3种C120分子的形成均为吸热反应,它们的稳定性排序为:C120富勒烯>花生壳状2C60>哑铃状2C60分子.