C78O异构体的电子结构和光谱

为了模拟C78单加成物的加成位置和稳定性,并预测其光谱性质,用INDO系列方法对基于C2v-C78之上的C78O所有可能的34个异构体结构和电子光谱进行理论研究．结果表明,C78O的最稳定异构体是O加在位于C2v-C78短轴上的73,78-键上且形成环氧结构的6／6异构体,O的原子轨道对73,78-C78O中的HOMO能量降低起重要作用．讨论了电子跃迁性质和73,78-C78O电子光谱的长波吸收峰与母体相比发生蓝移的原因．     

C77N+异构体的稳定性和电子光谱研究

用INDO系列方法对C78(C2V)的等电子体C77N+的所有21种可能异构体进行系统的理论研究.研究结果表明,最稳定异构体是由C78(C2V)沿Y方向椭球短轴所穿过的C(78)-C(73)键上的原子C(78)被N+取代所形成,椭球长轴附近的原子被取代所形成的异构体能量较低,取代位置附近易成为进一步反应的中心.用INDO/SCI方法计算了C77N+电子光谱,表明其吸收峰与C78(C2V)相比发生红移,对特征吸收峰进行了理论指认,讨论吸收峰红移的原因.     

C78O5稳定性和光谱的理论研究

用半经验AM1和INDO/CIS方法及密度泛函方法在C2v-C78基础上研究了C78O5可能异构体的平衡构型和光谱性质．C78O5的最稳定异构体是具有一个轮烯和四个环氧结构的异构体28,29,30,31,52,53,70,71,73,78-C78O5(A)．C78O5异构体电子光谱与C2v-C78相比将发生蓝移，并讨论了蓝移的原因，并对电子跃迁进行指认．基于B3LYP/6-31G优化构型，用AM1和B3LYP/6-31G方法探讨了C78O5的IR和NMR谱．     

Aromaticity of Heterofullerenes C18BxNy (x+y=2) and Their Molecular Ions

采用拓扑共振能(TRE)和百分拓扑共振能(%TRE)方法研究了从富勒烯C20(Ih)产生的异质富勒烯C18N2、C18B2和C18BN的所有可能的异构体和分子离子的芳香性．讨论了C18BxNy异构体的芳香性和杂原子在C20(Ih)中取代位置间的关系．结果表明,中性状态和阳离子状态时各异构体的TRE都为负值,具有反芳香性．但它们高价阴离子的TRE都为正值,具有芳香性．C18N2、C18B2 和C18BN中都是杂原子在1,11-取代的异构体最稳定．异质富勒烯都比C20的芳香性高．在中性状态下的稳定性顺序为C18N2>C18BN>C18B2>C20．在形成闭壳层结构时的稳定性顺序为C18B28->C206->C18BN6->C18N24-．理论上预测C22BxNy的高价阴离子具有很高的芳香性．     

P_6团簇结构与稳定性的理论研究

采用量子化学HF,B3LYP和MP2方法,选用6-31G*,6-311G*,cc-pVDZ和cc-pVTZ基组,对P6团簇的8种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、稳定性、电子结构和振动频率进行了讨论,比较P6团簇各种异构体的稳定性以及导电性.研究表明:根据异构体的相对能量,P6异构体最稳定的构型c具有C2v对称性,而最不稳定的构型h具有D3h对称性,不同方法和基组所得到的稳定性大小基本一致,并且得到结构g的导电性最好.     

基态UC2分子的结构和势能函数

采用密度泛函理论 (DFT)的B3LYP方法和相对论有效原子实势理论模型 (RECP) ,对UC2 分子可能的结构进行优化计算 ,得到UC2 分子稳定构型为角形C -U -C(C2v) ;由微观可逆性原理 ,判断了UC2 分子的离解极限 ;并且导出了基态UC2 分子 (X 5B1)的多体项展式势能函数 ,其势能面等值图展现了C -U -C(C2v)稳定结构 ;根据势能面等值图 ,讨论了C +UC(X 3 П)反应和U +C2 (X 1∑+ g)反应的势能面静态特征     

DFT Study on the Structure and Racemization Mechanism of 1,1''-Binaphthalene-8,8''-diol

用密度泛函理论研究了1,1'-联萘-8,8'-二酚的基态几何构型和异构化过程．由于OH基取向不同,该分子可以形成三种异构体(ISO1、ISO2和ISO3), 每种OH取向异构体分别有R-和S-对映异构体．研究了各异构体关于萘酚环旋转变形的构像稳定性．由于O-C键单键性质,三种OH取向异构体间的互变反应的能垒较低,表明它们可以很快达到平衡．对于ISO1和ISO2,S-R对映异构反应可以通过绕C1-C10键的反式或顺式旋转途径进行,其中反式途径比顺式途径的能垒分别低87.95 kJ/mol(ISO1)和75.04 kJ/mol(ISO2)．对于ISO3,S-R对映异构反应只能通过反式途径进行．三种OH取向异构体的反式途径对映异构反应的能垒分别为119.61、120.43和121.59 kJ/mol．计算结果认为,1,1'-联萘-8,8'-二酚的消旋机理被归结为三种OH取向异构体的反式途径对映异构反应的平行进行．     

C_(60)O_n(n=2,3)异构体的合成和理论计算研究

本文通过臭氧氧化C60得到C60On的混合物,反相高压液相色谱图表明有两种C60O2异构体和两种C60O3异构体,分别标记为C60O2(I)、C60O2(II)和C60O3(I)、C60O3(II),同时得到了它们的UV-vis谱图。为了确定它们的最可能结构,我们对四种最可能的C60O2异构体和九种最可能的C60O3异构体进行了理论计算,从能量、偶极矩、电子光谱方面进行了系统研究,提出了实验得到的C60On(n=2,3)的稳定结构。计算结果与实验吻合良好。     

重金属团簇(M2Te)3(M=Au, Ag, Cu)赝势从头算研究

使用相对论和非相对论赝势,在HF和MP2理论水平上研究了重金属混合/掺杂团簇(M2Te)3(M=Au, Ag, Cu) 的几何构型和稳定性.结果显示,团簇存在具有D3h,C2v和C3v对称性的三种稳定异构体,并且各异构体之间能量相差很小.电子相关效应对M-M键长的修正十分显著,而对M-Te键长和Te-M-Te键角的修正非常小.相对论效应使所有键长变短、Te-M-Te键角变大.两种效应都提高振动频率、降低能量,使团簇结构变得更加紧凑,使多聚物趋于更加稳定.     

ClONO2异构化反应和分解反应的理论研究

用B3LYP/6 31+G(d)和MP2 (Full) /6 31+G(d)优化ClONO2 及其分解反应和异构化反应的过渡态和产物的分子结构 .在B3LYP/6 31+G(d)水平上计算了相关分子的振动频率 .ClONO2 的几何结构、振动频率和红外强度与实验测量值符合得很好 .找到了未曾报道的立体异构体 .对这一立体异构体进行了高级别理论方法CCSD(T) /6 311G(d)和QCISD(T) /6 311G(d)的几何结构优化和振动频率计算 ,表明它是一个稳定的立体异构体 .在所研究的几种反应中 ,ClONO2 分解为NO2 +ClO是最容易进行的反应 .而ClONO2 异构为立体异构体的反应是最难进行的反应 .其所需克服的过渡态的能垒为 4 81.5 2kJ/mol,而反应吸收能量为 2 99.85kJ/mol.次难进行的是ClONO2 经TS1到反应中间体M1,再经TS12而分解为ClNO +O2 的反应 .这个反应通道所需克服过渡态的能垒为 4 2 1.5 5kJ/mol,反应吸收能量为 15 7.98kJ/mol.从以上分析可知 ,和ClO +NO2 反应生成ClONO2 比较 ,ClONO2 具有较好的稳定性 .     

Theoretical Studies on Electronic Structures and Spectroscopy of Fluorescent Arylamino Fumaronitrile

设计了一系列发荧光的芳胺氰化物, 并用密度泛函方法在B3LYP/6-31G*水平上进行几何构型优化．在优化构型基础上,分别用INDO/CIS、AM1、CIS-ZINDO TD和B3LYP/6-31G*方法计算了芳胺氰化物的电子光谱、红外光谱、荧光光谱及核磁共振碳谱．结果表明,与母体相比,由于萘环较大的立体效应使氰化物的能隙变宽,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生蓝移．而由于电子被分散到萘环上,氰化物的主要红外频率发生红移．相反,羟基的存在改善了分子的对称性,扩展了共轭体系,使能隙变窄,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生红移．同时由于羟基的供电效应,C-H伸缩振动发生蓝移．     

C72O3的结构和光谱的理论研究

采用AM 1方法理论研究了C70 五元环酸酐衍生物C72 O3 的 8种可能异构体的结构和稳定性 ;以各异构体稳定构型为基础 ,分别用AM 1和ZINDO/CI方法计算了它们的振动光谱和电子光谱。结果表明 ,酸酐基团—C2 O3 主要加成在CⅠ CⅡ(异构体A)和CⅢ CⅢ(异构体B)键上形成闭环结构 ,异构体B的稳定性与实验已证实存在的异构体A十分相近 ;异构体A的振动光谱理论计算值与实验值符合较好 ,B的振动光谱理论计算值与A相似 ;对C72 O3 各异构体的电子跃迁进行了理论指认 ,讨论了其电子光谱的红移现象 ;其他异构体的振动和电子光谱属于理论预测。     

Calculation of conformations and vibrational spectra of a fragment of the 2,6-hydroxyethyl cellulose molecule

We have used the molecular mechanics method for conformational analysis of a fragment of the molecule of a water-soluble cellulose ether: 2,6-hydroxyethyl cellulose (2,6-HEC). As a result of rotation about the C-C and C-O bonds within the bulky side substituents on the C5 and C2 backbone atoms in the fragment of the 2,6-HEC molecule, we have obtained 12 of the most stable conformers for this fragment with strain energies differing within the range 0–2.3 kcal/mol. We have shown that the most stable conformers have the following conformations for the groups of atoms on the bonds C5-C6, C6-O6, C13-O6, C10-C13: gt, g⁻, g⁺, g⁺ and gg, t, g⁺, g⁺ respectively; and on the bonds C2-O2, C11-O2, C7-C11: g⁺g⁻, g⁻, g⁺ respectively. For the conformers obtained, using the same method we calculated the frequencies and the potential energy distribution (PED) for their normal vibrations (NV). Comparative analysis showed high sensitivity of both the frequency and the PED of the normal vibrations to conformational changes within the indicated bulky substituents over the entire analyzed spectral region (800–1500 cm⁻¹ for the methylene groups). We introduce the concept of “conformational characteristicity” of both the frequency and the mode of vibration. We show that it is possible to analyze the conformations of the bulky substituents of the fragment of the 2,6-HEC molecule using its vibrational spectrum. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 73, No. 1, pp. 42–53, January–February, 2006.     

Density functional theory study on the structure and properties of Si3N4clusters

The hybrid density functional theory B3LYP with basis sets 6-31G· has been used to study on the equilibrium geometries and electronic structures of possible isomers of Si3N4 clusters. 24 possible isomers are obtained. The most stable isomer of Si3N4 is a 3D structure with 7 Si-N bonds and 2 N-N bonds that could be formed by 3 quadrangles. The bond properties of the most stable isomer was analyzed by using natural bond orbital method (NBO), the results suggest that the charges on Si and N atoms in Si-N bonds are quite large, so the interaction of N-Si atoms in Si3N4 cluster is of strongly electric interaction. The primary IR and Raman vibrational frequency located at 1033.40 cm-1, 473.63 cm-1 respectively. The polarizabilities and hyperpolarizabilities of the most stable isomer are also analyzed.     

Si3N4团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP在6-31G*的水平上研究了Si3N4团簇可能结构的平衡几何构型和电子结构,得到了24个可能的异构体.Si3N4团簇的最稳定结构是由7个Si—N键和2个N—N键形成的3个四边形构成的三维结构.用自然键轨道方法(NBO)分析了成键性质,结果表明,Si—N键中的Si、N原子的净电荷较大,说明Si—N键中Si、N原子的相互作用主要是电相互作用.最强的IR和Raman峰分别位于1033.40 cm-1,473.63 cm-1处.并且讨论了最稳定结构的极化率和超极化率.     

Optical properties of six isomers of three dimensionally delocalized <Emphasis Type="Italic">π</Emphasis>-conjugated carbon nanocage

First-principles GW+Bethe-Salpeter method employing all-electron mixed basis approach is applied to hydrocarbon molecules consisting of 78–198 atoms and its theoretical accuracy and performance are evaluated. Based on the confirmed accuracy/reliability of our method, we simulated the UV–vis absorption spectra of previously reported six possible isomers [E. Kayahara et al., Nat. Chem. 4, 2694 (2013)]. We also attempted to identify the most stable isomers of recently synthesized ball-shaped carbon nanocages by taking into account available experimental spectra. The best agreement with the experiment is found for the most unstable isomer, labelled as T. Our simulation strongly suggests that the external experimental conditions such as solution and finite temperature affect stability.