氯化1-(4-氨基丁基)-3-甲基咪唑离子液体电子结构性质研究

采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-311++G(d,p)计算了氯化1-(4-氨基丁基)-3-甲基咪唑离子液体气相下几何构型、离子对结合能和二阶微扰稳定化能等。得到了8种不同的稳定结构,不同结构所具有的能量差异最大为11.1 kcal·mol~(-1)。能量最小稳定构型的氯化1-(4-氨基丁基)-3-甲基咪唑自然价键前线轨道分析结果表明:超共轭作用主要发生在咪唑环内,LP(1)N1→BD*(2)N4-C5电子离域引起的稳定化能达73.54 Kcal·mol~(-1)。氯阴离子和1-(4-氨基丁基)-3-甲基咪唑阳离子作用生成氯化1-(4-氨基丁基)-3-甲基咪唑时,轨道对称性匹配占主导作用,阴离子的HOMO轨道与阳离子具有更高能量的非占据σ*轨道相互作用,形成了σ型的C-H…Cl氢键。     

电场中B2分子特性研究

利用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-3l1＋G(2d)方法研究在不同方向电场(0～＋0.02 a.u.)作用下的B2分子的基态键长、总能量、偶极矩、最高占据轨道(HOMO)能量、最低空轨道(LUMO)能量、能隙及势能曲线的变化规律. 结果表明: 在一定外加电场范围内, 随电场强度的增大, 分子键长变大; 总能量降低; 偶极矩增大; HOMO能级、LUMO能级均降低; 能隙依赖外电场方向, 平行分子轴(Z)方向电场使能隙递减, 垂直分子轴(X)方向电场使能隙递增; 分子势能降低, 平行分子轴线(Z)方向电场对分子势能的影响随着核间距的增大而增大, 原有的“势能平台”遭到破坏.     

9,9’-螺双芴的光电性能

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法对9,9'-螺双芴低聚物[(SBF)n(n=1-4)]体系进行全优化, 得到各分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能量及HOMO-LUMO能隙, 结果表明各分子整体表现出很好的共轭性质. 并在分子的阳离子和阴离子状态的优化结构基础上, 计算得到电离势(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)和重组能等相关能量. 利用单激发组态相互作用(CIS)/3-21G方法优化得到9,9'-螺双芴单体的S1激发态的几何构型. 用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算得到了分子吸收光谱和荧光光谱的相关数据. 随着聚合长度的增加, 能隙变窄, 空穴注入和电子转移的能力都相应提高, 吸收光所需能量减小, 吸收强度(f)增大, 光谱红移. 采用线性外推法, 利用低聚物分子的各种性质与聚合度n之间的关系, 得到高聚物的相应性质.为考察9位螺芴化的影响, 将(SBF)n的相关性质与母体芴的低聚物[(FL)n(n=1-4)]进行比较, 由两者的计算结果对比显示, 在芴的9位螺芴化可以提高电子和空穴的传输能力, 并同时保留芴优良的发光性质.     

9,9′-螺双芴的光电性能

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法对9,9'-螺双芴低聚物[(SBF)_n(n=1-4)]体系进行全优化,得到各分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能量及HOMO-LUMO能隙,结果表明各分子整体表现出很好的共轭性质.并在分子的阳离子和阴离子状态的优化结构基础上,计算得到电离势(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)和重组能等相关能量.利用单激发组态相瓦作用(CIS)/3-21G方法优化得到9,9'-螺双芴单体的S_1激发态的几何构型.用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算得到了分子吸收光谱和荧光光谱的相关数据.随着聚合长度的增加,能隙变窄,空穴注入和电子转移的能力都相应提高,吸收光所需能量减小,吸收强度(f)增大,光谱红移.采用线性外推法,利用低聚物分子的各种性质与聚合度n之间的关系,得到高聚物的相应性质.为考察9位螺芴化的影响,将(SBF)_n的相关性质与母体芴的低聚物[(FL)_n(n=1-4)]进行比较,由两者的计算结果对比显示,在芴的9位螺芴化可以提高电子和空穴的传输能力,并同时保留芴优良的发光性质.     

给、吸电子基团封端对低聚9,9 -螺双芴光电性质的改进

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法研究了给、吸电子基团对称和不对称封端对9,9 -螺双芴光电性质的影响. 全优化得到了9,9 -螺双芴封端前后各分子的稳定构型, 分析了各种封端系列的HOMO-LUMO能隙. 结果表明, 以给电子基团噻吩和吸电子基团噁二唑不对称封端作用于9,9 -螺双芴, 能使LUMO能量大幅降低, HOMO能量略有升高, 能隙明显变窄. 不对称封端低聚9,9 -螺双芴分子[T(SBF)_nO, n＝1～4]在相同计算水平下的全优化结果表明吸、给电子基团的电荷比随n的增大而递增, 揭示了给、吸电子基团间存在分子内电荷转移(ICT), 且这种电荷转移在低聚物中得到加强. 计算得到的电离势、电子亲和势、空穴抽取能、电子抽取能和重组能等相关能量, 证明了在主链上形成的载流子传输通道提高了空穴和电子传输的能力. 用TD-DFT和ZINDO方法计算了T(SBF)_nO (n＝1～4)的吸收光谱, 随着n的增大而激发光所需的能量减小, 光谱红移, 吸收强度增大|用CIS/6-31G(d)方法优化得到了不对称封端9,9 -螺双芴S₁激发态构型, 结果表明, 激发态的平面化程度比基态高.     

β-丙醇酸内酯气相热分解反应的过渡态——从头计算法研究

本文用量子化学从头计算法研究了β-丙醇酸内酯热分解反应的机理。对均相热分解的两种可能方式进行了自洽场分子轨道法研究(3-21G基组):■反应物、产物和过渡态的几何构型分别用能量梯度法进行了优化,并对能量做了二级微扰能(MP2)的校正。用这种方法得出反应(1)的活化势垒为166.0 kJ mol~(-1),反应(2)的话化势垒为302.0 kJ mol~(-1)。计算结果表明:在一般温度下,热分解反应主要以反应(1)的机理进行。这个结论与动力学的实验结果是一致的。     

含CS配体的单、双核钌羰基化合物Ru（CS）（CO）n（n=4,3）和Ru2（CS）2（CO）n（n=7,6,5,4）的理论研究

采用2种密度泛函方法MPW1PW91和BP86对中性单核Ru(CS)(CO)n(n=4,3)及双核Ru2(CS)2(CO)n(n=7,6,5,4)化合物进行理论计算研究,优化出25个异构体.研究发现,单核配位饱和Ru(CS)(CO)4的2个异构体14-1,14-2能量接近,其配体呈三角双锥型.对称性为C2v的异构体14-1能量稍低,其CS基团在三角双锥赤道面上.单核配位不饱和Ru(CS)(CO)3的能量最低异构体是由14-1失去1个赤道面上的CO得到的,其对称性为Cs.配位饱和的双核Ru2(CS)2(CO)7能量最低异构体27-1结构中有3个桥配位基团,其中2个是CS基团.配位不饱和的Ru2(CS)2(CO)6存在2个能量接近的异构体,即含3个桥配位基团对称性为Cs的异构体26-1和含2个桥配位基团的异构体26-2.它们的CS基团都是桥配位形式.Ru2(CS)2(CO)5的能量最低异构体25-1含有两个桥配位CS基团,其中一个是4电子供体.而Ru2(CS)2(CO)4的能量最低异构体24-1的两个桥配位CS基团都是4电子供体.在上述各个异构体中,单核Ru(CS)(CO)n(n=4,3)的能量最低异构体的CS基团都位于配体三角双锥及缺顶点结构的赤道面上,双核Ru2(CS)2(CO)n(n=7,6,5,4)能量最低异构体的CS基团都以桥配位形式和Ru原子相连,且在配位不饱和Ru2(CS)2(CO)n(n=5,4)的能量最低异构体中都存在4电子供体CS基团.离解能研究表明,单核配位饱和的Ru(CS)(CO)4具有一定的热力学稳定性.双核的Ru2(CS)2(CO)n(n=7,6,5)失去1个CO或者分裂为单核的Ru(CS)(CO)4或Ru(CS)(CO)3所需能量都较高,但Ru2(CS)2(CO)6和Ru2(CS)2(CO)5有发生歧化反应的趋势,而Ru2(CS)2(CO)7具有一定的热力学稳定性.     

取代苯σ·Ⅱ效应分离与FMO能量的相关性 △E~X~.~σ~P^H^O研究

研究了芳环上取代基诱导效应能和共轭效应能的分离,Ph(X)~n的(X)n基属性从能量角度提出量化解释及应用,发现各类芳环取代基都不同程度存在两种σ~c、σ~1效应,且存有群轨道作用。     

二氟亚烷基卡宾与甲醛环加成反应机理的理论研究

用二阶微扰理论研究单重态二氟亚烷基卡宾与甲醛发生的环加成反应机理,采用MP2/6-31G^*方法计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量.结果表明,单重态二氟亚烷基卡宾与甲醛的环加成反应主要有两种反应通道,通道1中,两个反应物经a,b和c三条反应途径生成三元环构型的产物P1,其中途径c是主反应途径,该途径有两步组成:(Ⅰ)二氟亚烷基卡宾与甲醛生成了1个富能中间体(INT1c),是无势垒放热反应,放出能量为219.18kJ/mol;(Ⅱ)中间体(INT1c)异构化为产物二氟亚烷基环氧乙烷,其势垒为134.71kJ/mol.通道2的反应途径由三步组成:(Ⅰ)反应物首先生成了1个富能中间体(INT1b),为无势垒的放热反应,放出的能量142.77kJ/mol;(Ⅱ)中间体(INT1b)异构化成另一中间体(INT2),其势垒为22.31kJ/mol;(Ⅲ)中间体(INT2)异构化成四元环构型产物P2,其势垒为11.98kJ/mol.     

对本刊“化学反应与能”一文的意见

本年“化学通报”第5期“問題討論欄”周乃扶同志所写的“化学反应与能”一文中,有兩点有問題的地方似应指出如下: (1)在60頁左欄21行起,作者說“必須具有一定能量的分子相碰撞时才能反应,这些分子叫做活化分子,这一定能量(……)叫做括化能”。这意味着活化能是一个活化分子的     

BaFCl晶体中三价稀土离子Sm~(3+)、Eu~(3+)、Gd~(3+)、Ho~(3+)、Er~(3+)、和Yb~(3+)的电荷转移激发

1962年Jφrgensen提出了精细电子自旋配对能理论(RESPET),计算由配体提供一个电子、将具有4f~q基态的Ln~(3+)还原为具有4f~(q+1)的Ln~(2+)这个电荷转移过程(CT)的能量变化。计算公式为     

能量选择中子成像技术及其应用

能量选择中子成像技术是利用特定范围波长(能量)的中子进行成像。在热/冷中子范围内(<25meV),能量选择中子成像技术主要基于布拉格边效应和衍射机制,相比常规中子成像技术不但可以显著提高图像对比度,而且能分析应变、应力、织构。在超热中子范围内(>1eV),能量选择中子成像技术主要基于中子共振吸收,中子截面随能量变化是同位素特有的,存在明显的共振吸收峰,因此可以进行同位素的“指纹”识别。能量选择中子成像技术在工程、材料、化学、物理、生物、考古等众多科研领域中有着非常广阔的应用前景。     

环四甲撑四硝胺/1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯共晶炸药的分子模拟研究

构建环四甲撑四硝胺 (HMX) /1,3,5-三氨基-2,4,6三硝基苯 (TATB)不同的共晶结构模型,用分子动力学(MD)模拟得到其平衡结构。基于平衡结构进行X射线粉末衍射（XRD）图谱模拟和能量计算。结果表明,与纯组分相比,HMX/TATB共晶结构的X射线粉末衍射图与主成分HMX相似,并均有新峰出现;TATB在HMX表面自由能最高、生长速率最慢的 (0 1 1) 晶面上发生取代后的能量最低,结构最稳定,据此推测在制备HMX/TATB共晶炸药过程中,TATB分子更容易进入HMX自由能高的晶面,得到结构稳定的共晶而使HMX变得更为钝感。     

原子Schrǒdinger方程直接求解的相关函数-势谐-广义Laguerre函数方法

引入相关函数,将势谐-广义Laguerre函数(PHGLF)方法发展为相关函数-势谐-广义Laguerre函数(CFPHGLF)方法,应用于He,H~-,Li~+和Be~(2+)等三体体系的n~1S(n=1～4)态.得到了比由PHGLF方法更精确的激发态n~1S(n=2～4)本征能量,且从n=2至4,与Hylleraas组态相互作用(HCI)能量愈来愈近,如He原子的3个激发态的本征能与最精确的HCI之差分别为0.001 827,0.000 666,0.000 376(a. u.);但基态的能量本征值逊于PHGLF方法.结果表明,非势谐函数对基态波函数尚有较显著的贡献,对激发态波函数的贡献较小;在势谐方案下,对基态(1~1S)应考虑电子间的相关,对于激发态重要的是消除电子与核间的歧点.     

含BF配体的三核锇羰基化合物Os_3(BF)_3(CO)_n(n=9,8,7)稳定性的理论研究

采用MPW1PW91和BP862种密度泛函方法对中性三核Os_3(BF)_3(CO)_n(n=9,8,7)化合物进行理论计算研究,优化得到20个低能异构体.研究发现,8个配位饱和的Os_3(BF)_3(CO)_9具有4个能量接近的最低能量异构体,其中能量最低的异构体为D_(3h)对称性,其边桥配位的BF基团在3个Os原子构成的平面上.配位不饱和的Os_3(BF)_3(CO)_8的6个异构体中,以含有2个面桥配位形式BF基团的异构体能量最低,而由配位饱和Os_3(BF)_3(CO)_9的能量最低异构体失去1个CO后得到C2v对称性异构体的能量较之稍高约19k J/mol.计算得到的6个配位不饱和Os_3(BF)_3(CO)_7的异构体中有2个能量接近的最低能量异构体.能量最低的异构体含有3个边桥配位形式的BF基团.研究发现,含有面桥配位形式的CO基团的异构体比含有面桥配位形式BF基团的异构体能量更高.离解能研究表明,Os_3(BF)_3(CO)_n(n=9,8)失去1个CO和分别分裂为单核的Os(BF)(CO)_4或Os(BF)(CO)_3及相应的双核Os_2(BF)_2(CO)_n(n=6,5)所需能量较高,表明这2类化合物具有一定的热力学稳定性.频率分析表明,与边桥配位形式的BF基团相比,面桥配位形式的BF基团的νBF更低,与CO基团相比,BF与过渡金属原子形成的σ配键较弱而π反馈键则较强.     

含BF配体的锇羰基化合物Os(BF)(CO)_n(n=4,3)和Os_2(BF)_2(CO)_n(n=7,6,5,4)稳定性的理论研究

采用MPW1PW91和BP86 2种密度泛函方法对中性单核锇羰基化合物Os(BF)(CO)n(n=4,3)及双核锇羰基化合物Os2(BF)2(CO)n(n=7,6,5,4)进行理论计算研究,优化得到22个低能异构体.研究发现,单核配位饱和Os(BF)(CO)4的能量最低的异构体对称性为C2v,其BF基团在三角双锥赤道面上.该异构体失去1个赤道面上的CO可得到Os(BF)(CO)3的能量最低异构体.单核Os(BF)(CO)n(n=4,3)的能量最低异构体的BF基团都位于配体三角双锥及缺顶点结构的赤道面上.配位饱和双核Os2(BF)2(CO)7有4个能量接近的异构体,其中能量最低的异构体结构中含有2个呈蝶形的桥配位BF基团.配位不饱和的Os2(BF)2(CO)6的2个能量接近的异构体结构相似,2个桥配位BF基团与2个Os原子构成平行四边形结构单元.配位不饱和的Os2(BF)2(CO)5和Os2(BF)2(CO)4的能量最低异构体都含有由2个桥配位BF基团与2个Os原子构成的平行四边形结构单元.双核Os2(BF)2(CO)n(n=7,6,5,4)能量最低异构体的BF基团都以桥配位形式和Os原子相连.离解能研究表明,单核配位饱和的Os(BF)(CO)4具有一定的热力学稳定性.双核的Os2(BF)2(CO)n(n=7,6)失去1个CO或者分裂为单核的Os(BF)(CO)4或Os(BF)(CO)3所需能量较高,表明其具有一定的热力学稳定性.     

含B-N相互作用偶氮苯强荧光材料光电性质的理论研究

本文基于增大光谱发光强度的结构修饰方法,采用理论计算方法研究了结构修饰后分子的电子性质、光谱性质以及电荷传输性质的变化.计算结果表明,-N(CH3)2取代、-N(CH3)2和-Br组合取代有助于吸收/发射光谱发光强度的提高.与母体分子相比,-N(CH3)2和-Br取代位置不同或取代数量不同可以引起最高占据分子轨道能量(EHOMO)、最低空分子轨道能量(ELUMO)和能隙(Eg=ELUMO-EHOMO)发生明显变化,从而有效调节了最大吸收波长(λabs)和最大发射波长(λem),从理论角度设计了一系列蓝光和绿光材料.重组能计算显示,除了GM-1和GM-6,其余分子可以作为有机电致发光材料(OLEDs)中的空穴传输材料,GM-1和GM-7可以作为双极性电荷传输材料.     

OH+C_2H_2N←C_2H_3+NO→OH+C_2H_2N反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了反应通道(a)C2H3+NO→CH3+NCO和(b)C2H3+NO→OH+C2H2N的反应机理.在B3LYP/6-31G(d)水平上优化了反应物、中间体、过滤态、产物的几何构型,通过频率分析确定了11个中间体和10个过渡态.所有的反应物、中间体、过渡态、产物都在CCSD/6-311++G(d,p)水平上进行了单点能较正.并讨论了反应的异构化过程.计算结果表明10是能量最低的中间体,比反应物的能量低308 479kJ/mol;过渡态1/3,2/5,3/4,4/8比反应物的能量高,其中3/4是能量最高的过渡态,比反应物的能量高91 894kJ/mol.通道(a)和(b)的理论放热值分别为111 059和96 619kJ/mol.     

胶粘现象的原理

一、基本概念 1.要两个物质胶粘得好,必须把它们很好地互相紧密接触,然后形成足够强度的结合。第一个条件需要两个物质能互相浸润,第二个条件要求形成某种最低能量的结合。 如图1,要液体与固体之间产生浸润,必须满足(1)式或(2)式的条件, σ_S>σ_(SL)+σ_Scosθ; (1) γ_S>γ_(SL)-γ_Lcosθ。 (2)     

卤素掺杂聚甲基苯基硅烷的电子结构的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)研究卤素(F2,Cl2,Br2,I2,ICl)掺杂聚甲基苯基硅烷(PMPSi)的电子结构.在BH&HLYP/6-31G*水平上优化PMPSi,交错构象为最稳定构象.在此构象上优化卤素掺杂PMPSi并比较结构变化,进一步探讨复合物的前线轨道能量、吸收光谱等性质.结果表明,最高占据轨道(HOMO)的能量几乎保持不变,而最低空轨道(LUMO)的能量降低,能隙按Cl2>F2>ICl>Br2>I2顺序减小.以致电子由HOMO-1→LUMO跃迁,使复合物在吸收光谱中发生红移,在可见光区有较强的吸收峰.自然键轨道(NBO)理论分析表明电荷从主链向卤素转移.所有复合物经基组叠加误差(BSSE)校正后的相互作用能为-0.61～-3.20 kcal/mol,且掺杂剂的极性越大,复合物的相互作用能越大.并讨论掺杂剂位置对复合物的能隙和相互作用能的影响.该研究为PMPSi的相关研究提供理论线索和依据.