乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)的稳定结构特性研究

采用密度泛函理论M06-2X方法, 在6-311 ++G(2d,2p)// 6-311 ++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)进行计算, 得到乙醇-水分子团簇的各种稳定构型, 并对乙醇水分子团簇的结构特点进行了分析, 优化的各种低能结构、结构参数、氢键、结合能、平均氢键参数、NBO电荷分布等．结果表明: 最低能稳定结构都是环状的, 而且这些团簇除了形成O―H…O型主氢键外, 还有另一种作用方式C―H…O, 称之为次氢键．虽然C―H…O氢键远弱于O―H…O氢键, 但是对团簇的某些性质也有一定的影响.     

乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)的稳定结构特性研究

采用密度泛函理论M06-2X方法, 在6-311 ++G(2d,2p)// 6-311 ++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)进行计算, 得到乙醇-水分子团簇的各种稳定构型, 并对乙醇水分子团簇的结构特点进行了分析, 优化的各种低能结构、结构参数、氢键、结合能、平均氢键参数、NBO电荷分布等．结果表明: 最低能稳定结构都是环状的, 而且这些团簇除了形成O―H…O型主氢键外, 还有另一种作用方式C―H…O, 称之为次氢键．虽然C―H…O氢键远弱于O―H…O氢键, 但是对团簇的某些性质也有一定的影响.     

甘氨酸和丙氨酸二肽、三肽中N-H…O=C分子内氢键键能的理论研究

提出一种计算多肽中N-H…O=C分子内氢键键能的新方法.并将新方法应用于计算甘氨酸和丙氨酸二肽、三肽中N-H…O=C分子内氢键键能.利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)方法优化几何构型和计算频率.对全部结构计算MP2/6-311 G(3df,2p)水平上的单点能量.结果表明:在甘氨酸二肽中氢键键能为-6.38 kcal/mol,在丙氨酸二肽中氢键键能为-7.09-、6.25 kcal/mol;在甘氨酸三肽中氢键键能为-5.62 kcal/mol,在丙氨酸三肽中氢键键能为-5.37,-5.74 kcal/mol.     

DFT理论研究焦磷酸与水的分子间相互作用

在PBEPBE/6-311++G**水平上,对H4P2O7 单体及H4P2O7…H2O氢键复合物的可能构型进行优化,频率验证,找到复合物的稳定结构,并分析其结构参数,在同样的水平下计算了复合物的结合能,同时进行了振动频率分析。结果表明,H4P2O7 单体稳定构型具有C2对称性,对于H4P2O7…H2O复合物,得到三个稳定构型,其中最稳定复合物的结合能为-18.784kcal/mol,水与H4P2O7作用位置在连接两个相邻磷酸基的分子内氢键上,形成含有两个较强氢键的多元环状复合物。     

硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物氢键相互作用的密度泛函研究

为研究硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物的氢键作用,采用密度泛函B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上对硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物的结构进行优化,采用MP2/6-311++G(d, p)方法,经基组叠加误差和零点能校正计算得到复合物的相互作用能.利用自然键轨道分析方法研究复合物氢键作用的本质,并对复合物中水分子的振动光谱进行分析.计算结果表明,硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物存在着6个硝酸羟胺-H_2O稳定构型和8个硝酸羟胺-(H_2O)_2稳定构型,且最稳定构型的相互作用能分别为52.821 kJ·mol~(-1)和73.349 kJ·mol~(-1).在硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物中,水中H-O伸缩振动频率明显红移,且红移增大的程度与复合物稳定化能的变化趋势基本一致.     

B2H6分子结构和振动频率的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究B2H6分子的几何结构、空间电子密度分布和轨道动量分布以及振动频率等基本性质.取DFT理论中的B3LYP方法和6-311++G* *基组对乙硼烷分子的几何构型进行全优化计算后分析其空间电子密度分布.利用不同方法和基组得到了轨道动量分布.在B3LYP/6-311++G* *基础上对优化后的结构进行正则振动频率分析.     

HOX(X=F,Cl)二聚体红移氢键的理论研究

用理论方法研究了二聚体HOX(X=F,Cl)分子间氢键,在B3LYP/6-31+G(d,p)、 B3LYP/6-311++G(d,p)、MP2/6-31+G(d,p)和MP2/6-311++G(d,p)水平上,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何优化、振动频率和相互作用能的计算。同时,利用电子密度拓扑分析和自然键轨道分析对红移氢键的本质进行了分析。研究表明：分子间O—H…O和O—H…X(X=F,Cl)氢键的形成使二聚体中O—H键伸长,伸缩振动频率减小,形成红移氢键。NBO分析表明,电荷转移效应占优势,因此形成O—H…O和O—H…X(F,Cl)红移氢键。     

1,1,3,3-四甲基脲—溶剂氢键复合物的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对水、苯胺、氯仿与1,1,3,3-四甲基脲分子形成的1:1气相氢键复合物进行计算研究.结果表明,三种物质与1,1,3,3-四甲基脲形成的复合物存在氢键,表现为羰基氧原子的孤对电子与H—X(X=O,N,C)反键轨道的相互作用.氢键的形成使C=O和H—X的伸缩振动频率红移.在标准压力和298.15 K下,氢键复合物的形成是一个放热的非自发过程.     

腺嘌呤-水分子团簇的理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d , p)基组水平上对C5H5N5·(H2O)m (m=1~3)进行了优化与振动频率计算,得到了团簇的六种稳定结构. 应用AIM程序计算了三种最稳定结构的氢键临界点的拓扑参数,结果表明,O—H…N氢键的形成使得O—H之间电子密度减小,伸缩振动频率减小,产生了红移;N—H…O氢键的形成使得N—H之间的电子密度减小,键的强度变弱,伸缩振动频率变小,发生了红移. 利用veda4软件对团簇C5H5N5·(H2O)m (m=0~3)的红外光谱的振动频率进行模式指认,并对部分振动频率进行了比较.     

C6H5COOH⋯X分子间氢键的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df,2p)理论水平,计算研究C6H5COOH...X分子间氢键的理论研究(X=H2O, HCOH, CH3COCH3, NH3, CH2NH和HCN)氢键体系。获得氢键复合物稳定结构、氢键相互作用能、振动频率、热力学性质等。计算结果表明,C6H5COO—H...X体系存在较强的O—H...O与O—H...N红移氢键。C6H5COO—H...X氢键复合物气态分子的自发形成过程温度不同,C6H5COOH...NH3和C6H5COOH...CH2NH 体系在室温下能自发进行,其余二聚体要在低温下才能自发进行。     

Mass spectrometric and ab initio study of the interaction between 9-methylguanine and amino acid amide group

The temperature dependent field ionization mass spectrometry method combined with ab initio calculations was used to determine the interaction energies and the structures of 9-methylguanine-acrylamide dimers. Acrylamide mimics the side chain amide group of the natural amino acids asparagine and glutamine. The experimental enthalpy of the dimer formation derived from the van't Hoff plot is ?59.5 ± 3.8 kJ mol^?1. The value is higher than interaction energies between acrylamide and other nucleic acid bases which were determined to be ?57.0 for 1-methylcytosine, ?52.0 for 9-methyladenine, and ?40.6 kJ mol^?1 for 1-methyl-uracil. In total, eight hydrogen bonded dimers formed by the three lowest energy 9-methylguanine tautomers and acrylamide were found in the quantum chemical calculations performed at the DFT/B3LYP/6-31++G?? and MP2/6-31++G?? levels of theory. The relative stability and the interaction energies of the dimers were calculated accounting for the basis set superposition error and the zero-point vibrational energy correction. The lowest energy dimer found in the calculations is formed by acrylamide (Ac) with the keto tautomer of 9-methylguanine (Gk). It is stabilized by two intermolecular H bonds, C6=O(Gk) · · · H—N(Ac) and Nl—H(Gk) · · ·O(Ac), and it is more stable than the second lowest energy dimer by ≈ 25 kJ mol^?1. The calculated interaction energies of the lowest energy 9-methylguanine-acrylamide dimer are ?65.0 kJ mol^?1 and ?67.7 kJ mol^?1 at the MP2 and DFT levels of theory, respectively. The experimental enthalpy of the dimer formation is in good agreement with both the calculated interaction energies of the GkAc dimer and much higher than the interaction energies calculated for all other 9-methylguanine-acrylamide dimers. This proved that only one dimer was present in the experimental samples. To verify whether acrylamide is a good model of the amino acid-amide group, we performed direct calculations of the 9-methylguanine-glutamine dimers at the same levels of theory as used for the complexes involving acrylamide. The interaction energies found for the lowest energy 9-methylguanine-glutamine dimer are ?65.1 kJ mon^?1 (MP2/6-31++G??) and ?66.2 kJ mol^?1 (DFT/B3LYP/6-31++G??) and these values are very close (within 0.5 kJ mol^?1) to the interaction energies obtained for the 9-methylguanine-acrylamide dimers.     

硝酸溴与三重态氧原子反应机理的密度泛函研究

用密度泛函理论方法 (B3LYP) ,在 6 311+G(d ,p)水平上对硝酸溴与三重态氧原子的反应进行了研究 ,计算了反应中各驻点物种的平衡构型、振动频率、总能量和零点能 (ZPE) .对计算得到各可能反应途径的过渡态经内禀反应坐标分析加以了证实 ,对反应途径中的键长和能量的变化作了IRC解析 .在B3LYP优化的基础上利用了耦合簇理论方法 (CCSD(T) )在 6 311+G(d ,p)水平上对各驻点物种的单点能进行了修正 .研究表明 ,存在三种可能的反应途径 ,其产物分别为 :cis BrONO和 3 O2 、trans BrONO和 3 O2 以及BrOO和NO2 .其中第三个通道由于活化能垒较低 ,是主要反应 .     

Computational mechanistic investigation of radiation damage of adenine induced by hydroxyl radicals

The radiation damage of adenine base was studied by B3LYP and MP2 methods in the presence of hydroxyl radicals to probe the reactivities of five possible sites of an isolated adenine molecule. Both methods predict that the C8 site is the more vulnerable than the other sites. For its bonding covalently with the hydroxyl radicals, B3 LYP predicts a barrierless pathway, while MP2 finds a transition state with an energy of 106.1 kJ/mol. For the hydroxylation at the C2 site, the barrier was calculated to be 165.3 k J/mol using MP2 method. For the dehydrogenation reactions at five sites of adenine, B3 LYP method predicts that the free energy barrier decreases in the order of H8 H2 HN62 HN61 HN9.     

氧原子和甲基自由基反应机理的理论研究

用分子轨道从头算和密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法以及适中基组6－311＋G（2df,2p)对氧原子与甲基CH3反应进行了系统的研究。计算给出了通道上各斑点物种的构型参数、振动频率和能量。结果表明：CH2OH比CH3O稳定,能量约低26．63kJ/mol,且生成氢和甲醛为其最主要反应通道。     

HO3、HO+3、HO-3光谱和结构的MP2和DFT理论研究

用B3LYP和MP2量子化学理论 ,详细地计算了HO3 、HO+ 3 、HO-3 可能的平衡构型、能量和光谱参数 ,分析了它们可能的解离通道和稳定性 .还分析了HO3 的电离势 (IE)及电子亲和势 (Ea) ,讨论了HO3 、HO3 -自由基的光电子能谱的特征 ,及用光电子能谱去探测HO3 的可能性     

理论研究F2BN3多聚体的结构特色和热力学稳定性

在密度泛函理论（DFT）B3LYP/6-311+G*水平上计算研究了叠氮二氟硼多聚体(F2BN3)n (n=1-4),获得了它们的结构和热力学性质,讨论了几何参数随聚合度的变化趋势。多聚体(F2BN3)2-4的优化构型均为由不同子体系的叠氮基α−N和B原子相连形成的环状结构。三聚体的船扭式构象比椅式构象的结合能低10.54 kJ•mol-1;四个新获得的四聚体的结合能差异较大,大小为3.1~45.65 kJ•mol-1。由焓变可知,单体形成二聚体在热力学上是不利的,而形成三聚体和四聚体在高达1200 K的温度下是有利的,同时分析比较了后续反应的热力学参数。     

Heterocyclic analogs of phenol as novel potential antioxidants

Five density functional theory (DFT) methods including B3LYP, B3PW91, MPW1K, MPWB, TPSS1KCIS have been evaluated by comparing with the experimental O? H bond dissociation enthalpies (BDEs) of substituted phenols. B3PW91 is found to be the best method, for which the calculation error was 3.62 kJ/mol. Subsequently, the BDEs (O? H) of hydroxyl groups on five‐ and six‐membered heteroatomic aromatic rings have been calculated using the (RO)B3PW91/6‐311++G(2df,2p)//(U)B3LYP/6‐311g(d,p) procedure. In addition, the ionization energy (IE) and proton affinity [PA(O^?)] of these compounds have also been examined. On the basis of our theoretical study, a series of imidazolols, thiazolols, and oxazolols were studied to assess their antioxidant activities. It was found that 5‐oxazolol could be a promising novel antioxidant precursor. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Reaction of C2HCl2+O2: Combined TR-FTIR Spectroscopy and Electronic Structure

用时间分辨傅立叶变换红外发射光谱(TR-FTIR)和G3MP2//B3LYP/6-311G(d,p)水平的电子结构计算研究了环境化学中重要的二氯代乙烯自由基C₂HCl₂和O₂分子的基元反应通道和机理. 通过0.5 cm^-1高分辨的TR-FTIR发射光谱观察到三种振动激发态产物CO₂、CO和HCl,由光谱拟合得到CO和HCl的振动态分布,结合电子结构计算的反应势能曲线,提出反应机理和能量上最可能的反     

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 .     

二氧化碳热力学性质的理论计算

用HF、MP2、QCISD和B3LYP四种方法,在6-311G* *基集合水平上对气态CO2(X1Σg)分子全优化,可直接得到热力学性质熵S和定压热容CP,在这四种方法中,B3LYP方法算得的结果与实验值最吻合,其相对误差分别只有0.00%和-0.15%;CO2分子的生成焓包含电子焓(为-393.31 kJ.mol-1)和核部分焓(为1.653 kJ.mol-1)两部分,其生成焓相对误差为0.37%.结果表明,所用理论方法计算气态CO2分子在1atm下的热力学性质是可行的.