苯乙烯基-β-萘噻唑染料电子光谱的含时密度泛函研究

对苯乙烯基-β-萘噻唑染料系列用量子化学密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-31g水平上进行了几何构型全优化, 探讨了苯环对位上不同的取代基CH₃, OCH₃, N(CH₃)₂, 3,4-OCH₂O, NO₂等对分子电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响规律, 在此基础上采用含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了分子第一激发态的电子跃迁能, 得到最大吸收波长λ_max. 计算结果表明, 上述5种取代基的引入, 均导致最大吸收波长红移. 与实验λ_max结果相比, 理论计算最大相对偏差为0.0501, 最小相对偏差为0.0085.     

基态N2O－的势能函数研究

以6-311＋＋G(3df, 3pd)为基函数, 采用密度泛函理论的B3LYP方法对N₂O^－分子体系的结构进行了优化计算. 结果表明N₂O^－分子最稳态为C_s构型, 电子组态为²A', 平衡核间距R_N—N＝0.11873 nm, R_N—O＝0.13012 nm, 键角∠NNO＝133.94448°, 离解能D_e＝10.3857 eV, 基态简正振动频率: 弯曲振动频率ν₁＝656.7488 cm^－1, 对称伸缩振动频率ν₂＝998.1562 cm^－1, 反对称伸缩振动频率ν₃＝1684.3093 cm^－1. 并用多体展式理论方法推导出了基态N₂O^－分子的分析势能函数, 其等值势能图准确地再现了N₂O^－分子的结构特征和离解能.     

钇二氢化反应热力学函数的研究

用密度泛函方法B3LYP/SDD/6-311＋＋G**计算了YH₂的微观性质. 并用分子总能量中的振动能E_v代替固态能量0705212, 振动熵S_Ev代替固态熵的近似方法, 以及考虑到电子能量的变化, 计算了固态YH₂(D, T)的焓H和熵S, 得到不同温度下Y与H₂, D₂, T₂反应的ΔH^⊖, ΔS^⊖, ΔG^⊖及氢化反应平衡压力, 导出了与温度的依赖关系. 计算结果表明, YH₂(s)的生成热为199.25 kJ•mol^－1, 与实验值210.00及 225.94 kJ•mol^－1非常接近, 说明近似方法的正确性.     

1,2,4-三氮杂苯-(H2O)n复合物氢键相互作用的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31++G**水平上对1,2,4-三氮杂苯-(H₂O)_n (n＝1, 2, 3)氢键复合物的基态进行了结构优化和能量计算, 结果表明复合物之间存在较强的氢键作用, 所有稳定复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于弱O…H—C氢键的氢键水链的构型最稳定. 同时, 用含时密度泛函理论方法(TD-DFT)在TD-B3LYP/6-31++G**水平上计算了1,2,4-三氮杂苯单体及其氢键复合物的单重态第一¹(n, π^*)垂直激发能.     

线性BC2nB (n＝1～12)的结构特征和电子光谱的理论研究

应用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G^*水平上优化得到了线性簇合物BC_2nB (n＝1～12, D_(h)的平衡几何构型, 并计算了它们的谐振动频率. 在优化平衡几何构型下, 通过TD-B3LYP/cc-pvDZ和TD-B3LYP/cc-pvTZ计算, 分别得到了n＝1～12和n＝1～7的电子跃迁的垂直激发能和对应的振子强度. 在B3LYP/6-311＋G^*水平上计算得到了簇合物BC_2nB (n＝1～12, D_(h)的电离能. 基于计算结果, 导出了BC_2nB体系电子跃迁能以及第一电离能与体系大小n的解析表达式.     

4-(1,2,4-三唑-5-酮-4-基)-3-硫代脲酸乙酯的合成、晶体结构及理论计算

4-氨基-1,2,4-三唑-5-酮(ATO)与硫氰酸钾、氯甲酸乙酯在乙酸乙酯中反应, 合成了4-(1,2,4-三唑-5-酮-4-基)-3-硫代脲酸乙酯, 在室温下采用缓慢蒸发溶剂二甲基甲酰胺得到合适的可用于X射线衍射的单晶. 晶体属六方系, 空间群为R-3, 晶体结构参数为a＝2.60524(7) nm, b＝2.60524(7) nm, c＝0.82579(6) nm, γ＝120°, V＝4.8540(4) nm³, D_c＝1.442 g/cm³, μ＝0.300 mm^－1, F(000)＝2190, Z＝18, R₁＝0.0569, wR₂＝0.1424. 选取标题化合物的一个结构单元作为初始模型, 运用Gaussian 03程序对化合物进行了HF/6-311G, MP2/6-311G和B3LYP/6-311G水平的几何全优化，并对其原子电荷及自然键轨道(NBO)进行了分析.     

4-羟甲基吡啶－水红移氢键的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和6-311++G**基函数对4-羟甲基吡啶与水形成的1:1和1:2（摩尔比）氢键复合物进行了理论计算研究,分别得到稳定的4-羟甲基吡啶－H₂O和4-羟甲基吡啶－(H₂O)₂氢键复合物3个和8个。经基组重叠误差和零点振动能校正后,最稳定的1:1和1:2氢键复合物的相互作用能分别为-20.536和-44.246 kJ/mol。振动分析显示O-H···N(O)氢键的形成使复合物中O-H键对称伸缩振动频率红移(减小)。自然键轨道分析表明,4-羟甲基吡啶与水形成最稳定的1:1和1:2氢键复合物时,分子间电荷转移分别为0.02642 e 和0.03813 e 。含时密度泛函理论TD-B3LYP/ 6-311++G**计算显示,相对于4-羟甲基吡啶单体分子,氢键H-OH···N和H-OH···OH的形成分别使最大吸收光谱波长兰移8~16纳米和红移4~11纳米。     

三[2-(2'-肟亚甲基苯氧基)乙基]胺的合成、表征及量化研究

合成了三[2-(2'-肟亚甲基苯氧基)乙基]胺, 测定了其IR, NMR和单晶结构, 晶体C₂₇H₃₀N₄O₆属三斜晶系, 空间群R-3r, 晶胞参数为: a＝1.9100(2) nm, b＝1.9100(2) nm, c＝1.9100(2) nm, ＝109.500(2), ＝109.500(2). ＝109.500(2), Z＝6. 结构解析最终一致性因子R₁＝0.0568, wR₂＝0.1766. 分子间通过氢键和范德华力形成3D网状超分子结构. 使用HyperChem6.0程序中半经验ZINDO/1方法和G98量子化学程序包, 在B3LYP/6-311G**基组水平上对化合物电荷分布进行了量子化学计算.     

[1-芳基甲羰基-2-(1,2,4-三唑-1-基)]乙基-N,N-二烷基二硫代氨基甲酸酯衍生物的合成、结构表征及生物活性研究

以芳香基三唑类杀菌剂三唑酮为先导物设计并合成了5个含N,N-二烷基二硫代氨基甲酸酯的芳香三唑类化合物, 通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱对其结构进行了表征. 用X射线单晶衍射测定了[α-(4-甲氧基苯甲酰基)-2-(1,2,4-三唑-1-基)]乙基-N,N-二甲基二硫代氨基甲酸酯的晶体结构, 晶体属于三斜晶系, 空间群, 晶胞参数为: a＝0.73482(15) nm, b＝1.1051(2) nm, c＝1.1209(2) nm, α＝90.32(3)°, β＝101.97(3)°, γ＝105.13(3)°, V＝0.8578(3) nm³, Z＝2, D_c＝1.357 g/cm³, F(000)＝368, µ＝0.324 mm^－1. 生物测试结果显示这5种有机化合物都具有杀菌性和植物生长调节活性     

2-酰胺-6-乙酰基吡啶类化合物的微波合成及其晶体结构

2,6-二甲基吡啶经氧化、酯化、Claisen酯缩合后制得新型化合物2-乙酯基-6-乙酰基吡啶(4), 用其作为前驱体, 与一系列小分子脂肪胺: 甲胺、乙胺、乙二胺在微波条件下生成3个吡啶酰胺化合物5, 6, 7. 通过元素分析, ¹H NMR, IR和MS对这些化合物进行了表征. 对6-乙酰基-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(5)的X射线晶体衍射研究表明: 其属于正交晶系, Pca2(1)空间群, 晶胞参数a＝2.2784(2) nm, b＝0.4350(4) nm, c＝0.9267(3) nm; α＝β＝γ＝90°; D_c＝1.288 Mg•m^－3, V＝0.91856(14) nm³. 实验还发现: 2-乙酯基-6-乙酰基吡啶与脂肪胺及芳香胺缩合时会发生两类不同的反应, 小分子脂肪胺选择与酯基发生胺解反应, 而芳香胺则率先在乙酰基上发生席夫碱缩合. 对这两类有趣的反应机理进行了深入探讨.     

Molecular Structure of Diphenylamine by Gas-Phase Electron Diffraction and Quantum Chemistry

Geometric parameters of the diphenylamine molecule were determined by gas-phase electron diffraction and quantum-chemical calculations. By gas-phase electron diffraction, the molecule has an asymmetric structure with torsion angles about N-C bonds of ?45.6(23)° and 173.4(46)°, which agrees with RHF/6-31G** calculations. Density functional theory (DFT) calculations at the B3LYP/6-31G** level of theory lead to a C ₂ molecular conformation in the ground electronic state. The principal experimental geometric parameters are as follows: bond lengths: C-N 1.417(1), C-C_av 1.403(1) Å; and bond angles: CNC 123.9(5)°, and NCC 121.5° (assumed) and 116.4°.     

A Quantum Chemical Study of N14 Cluster

Ab initio molecular orbital theory and density functional theory have been employed to study N₁₄ cluster with low spin at the HF/6-31G*, B3LYP/6-31G*, B3PW91/6-31G*, BP86/6-31G*, and BHLYP/6-31G* levels of theory. Twelve isomers were studied, including one previously investigated cage molecule. The most stable isomer of N₁₄ is a C _2h -symmetric molecule that contains two separated five-membered nitrogen rings connected by a —N=N—N=N— bridge. The second, third, and fifth most stable isomers each have one five-membered nitrogen ring. The theoretical results suggest that the five-membered nitrogen ring gives rise to a particularly stable structural unit, and the more side chains that the five-membered nitrogen ring links with, the less stable the structure will become.     

4,6-二甲氧基-2-[甲氧脲基硫代脲基]嘧啶的合成、晶体结构和理论计算

利用2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶在干燥条件下与硫氰酸钾、氯甲酸甲酯在乙酸乙酯溶液中反应制得4-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-3-硫代脲酸甲酯, 在二甲基甲酰胺溶液中培养出单晶, 通过X射线单晶结构分析法测定分子结构和晶体结构, 晶体属单斜晶系, 空间群为C2/m, 晶胞参数为: a＝1.6672(3) nm, b＝0.66383(12) nm, c＝1.1617(2) nm, β＝109.275(2)°, V＝1.2136(4) nm³, D_c＝1.490 g/cm³, μ＝0.281 mm^－1, F(000)＝568, Z＝4, R₁＝0.0341, wR₂＝0.1042. 运用Gaussian 03程序, 在6-311G的基组水平上, 用HF, MP2以及B3LYP三种计算方法对标题化合物进行了几何全优化, 并对其成键情况及自然键轨道(NBO)进行了分析.     

Ab initio molecular orbital calculations for 3,6-dihydro-1,2-dithiin and 3,6-dihydro-1,2-dioxin

Optimized geometries and total energies for the conformers of 3,6-dihydro-1,2-dithiin ( 2 ) and 3,6-dihydro-1,2-dioxin ( 3 ) were calculated at several ab initio MO levels: RHF/3-21G(*), RHF/6-31G*, MP2/6-31G*, and MP2/6-31G*/ /RHF/3-21G(*). For the dioxin, in addition to the above levels the corresponding nonextended basis sets ab initio methods were also carried out. The dithiin results are compared with those of simple disulfanes, HSSH and (CH₃)₂S₂, whose optimized geometries agree closely with the observed structures, which is the gauche (C₂ symmetry). For the disulfanes, the gauche geometries from RHF/3-21G(*) are in good agreement with the observed structure while the RHF/3-21G results best fit the dioxin. Pertinent structural data at the RHF/3-21G(*) for the half-chair (C₂) dithiin are: bond lengths, ? SS? , ? CS? , ? CC?, and ? C?C? , 2.050, 1.817, 1.515, and 1.317 Å, respectively; bond angles, CSS, ?CCS, and C?CS, 98.0, 114.2, and 127.8°, respectively; CSSC dihedral angle of 63.2°; and twist angle of 36.5°. The total energy for half-chair dithiin at MP2/6-31G*//RHF/3-21G(*) is less than the planar (C_2v) and the half-boat (C_s) structures by 69.67 and 29.05 kJ/mol, respectively. The calculated structural data (vs. observed) at RHF/3-21G for the half-chair dioxin are: bond lengths, ? OO? , ? CO? , ? CC?, and C?C, 1.464 (1.463), 1.454, 1.509, and 1.313 Å (1.338 Å), respectively; bond angles, COO, ?CCO, and C?CO, 105.0, 109.8 (110.3), and 120.7° (119.9°), respectively; COOC dihedral angle of 79.7° (80 ± 2°); and twist angle of 39.0 (38.3°). The total energy for half-chair dioxin at MP2/6-31G//RHF/3-21G is less than the planar and the half-boat structures by 70.35 and 42.85 kJ/mol, respectively. The total energies calculated at the extended basis sets (*) ab initio levels for the C₂ symmetry dioxin are much lower than those of the nonextended basis sets. © John Wiley & Sons, Inc.     

多氯联苯系列化合物的热力学性质和稳定性的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G*水平上计算了218个多氯联苯系列化合物(PCB), 得到分子总能量(E_T)、焓(H°)、熵(S°)、自由能(G°)、零点振动能(E_ZPV)、恒容热容(C_V°)和热能校正值(E_th), 研究了这些参数与氯原子的取代数目及取代位置的关系.氯原子置换在不同的位置使E_T, H°和G°数值增加的顺序为: 2(6)位>>3(5)位＞4位, 即置换在2(6)位最不稳定; 两个氯原子在同一苯环比分别处于两个苯环的E_T, H°和G°增大, 增加的顺序为: 邻位>>间位＞对位, 即相互处于邻位最不稳定. 每增加1个氯原子, S°增大约30 J•(mol•K)^－1, E_th减小约22.2 kJ•mol^－1, E_ZPV减小约25.5 kJ•mol^－1, C_V°增大约16 J•(mol•K)^－1. 根据异构体自由能的相对大小, 从理论上求得异构体的相对稳定性顺序.     

s-四嗪-水簇复合物的理论研究

用量子化学B3LYP方法和6-31＋＋G**基函数研究了s-四嗪-水簇复合物基态分子间相互作用, 并进行了构型优化和频率计算, 分别得到无虚频稳定的s-四嗪-(水)₂复合物、s-四嗪-(水)₃复合物和s-四嗪-(水)₄复合物6个、9个和12个. 复合物存在较强的氢键作用, 复合物结构中形成一个N…H—O氢键并终止于O…H—C氢键的氢键水链构型最稳定. 经基组重叠误差和零点振动能校正后, 最稳定的1∶2, 1∶3和1∶4(摩尔比)复合物的结合能分别是41.35, 70.9和 94.61 kJ/mol. 振动分析显示氢键的形成使复合物中水分子H—O键对称伸缩振动频率减小(红移). 研究表明N…H键越短, N…H—O键角越接近直线, 稳定化能越大, 氢键作用越强. 同时, 用含时密度泛函理论方法在TD-B3LYP/6-31＋＋G**水平计算了s-四嗪单体及其氢键复合物的第一¹(n, p*)激发态的垂直激发能.     

C30卡宾三叶结分子结构与稳定性的理论研究

三叶结分子是最简单的非平凡纽结分子, C₃₀卡宾三叶结分子是由一条闭合的(C≡C—)₁₅ sp杂化碳链组成的, 是具有D₃对称性的拓扑手性分子. 本文用密度泛函方法[DFT/RB3LYP/6-31G(D)]对分子结构和光谱性质进行了研究, 在优化构型的基础上通过自然键轨道(NBO)方法和轨道能级研究了它的共轭性、成键情况和稳定性, 并与平面型C₃₀卡宾环分子进行了比较. 计算结果表明三叶结分子的三叶弧上形成了非平面的C≡C共轭和扭曲的内螺旋结构, 交叉处具有弱成键作用, 且分子轨道也发生了扭曲; 三叶结分子比卡宾环的共轭性和赝Jahn-Teller效应都明显小, 而总能量高. 因此, 分子打结是一个能量升高的过程.     

Manganese(IV) complex with a polydentate Schiff base ligand: synthesis,crystal structure,TDDFT calculation,electronic absorption and EPR spectral study

A six-coordinate Mn(IV) complex, [Mn(H₂L)₂] (1) [H₄L = 2-methoxy-6-(tris(hydroxymethyl)methyliminomethyl)phenol], was synthesized and characterized by elemental analysis, single-crystal X-ray crystallography, FTIR, UV–Vis electronic absorption, and EPR spectroscopy. The single-crystal structural determination reveals that the complex crystallizes in tetragonal space group P4₁2₁2 and the tridentate Schiff base ligands are arranged in mer configuration chelating manganese, which exhibits as slightly distorted octahedral coordination sphere with a N₂O₄ chromophore. Weak hydrogen bonding interactions of uncoordinated hydroxyl groups result in a 2-D supramolecular structure. The UV–Vis electronic absorption and IR spectral data of 1 have been compared with the results obtained by employing DFT and time-dependent density functional theory calculation using B3LYP, B3PW91, and MPW1PW91 functionals, with 6-31G (d-p) and LanL2MB basis sets. The results of these calculations are functional-dependent and, among those used, B3PW91 proved to better reproduce the experimental results.