环芳有机分子中分子轨道的通过空间相互作用

本文给出了描述环芳类化合物分子轨道通过空间相互作用的模型, 进一步采用离散变分X~α自洽场方法研究它们的电子结构, 并计算三类环芳有机分子轨道的通过空间相互作用, 计算结果表明环芳类有机分子的通过空间相互作用的大小随分子中苯环, 乙炔、乙烯间距离的增大而衰减, 本文的结果与定性分析是一致的。     

[2~3]Cyclophanes电子结构的理论研究

用改造的重叠模型多重散射X~α自洽场方法计算环芳类化合物[2~3]cyclophanes的电子结构, 分析该类分子中分子轨道通过空间和通过键的相互作用,单键连接桥.双键连接桥对通过键相互作用的影响, 用过渡态理论方法计算分子前线分子轨道的电离能,理论结果与紫外光电子能谙符合较好.     

丁吡吗啉与其苯基类似物的电子结构特征比较

通过化学合成获得丁吡吗啉及其苯基类似物,并对其杀菌活性进行了比较.借助X射线晶体衍射方法,对丁吡吗啉的结构进行了解析.进一步选择6-31G(2df,2pd)基组,利用密度泛函理论B3LYP方法对丁吡吗啉及其苯基类似物的空间几何结构进行优化,借助前线分子轨道、Mulliken电荷、自然键轨道(NBO)分析、表观静电势等对丁吡吗啉及其苯基类似物的电子结构与其杀菌活性相关性进行了理论探讨.结果表明吡啶环取代苯环后,一方面吡啶环上的N原子是一个负电中心,有利于与受体分子间形成氢键等相互作用;另一方面,吡啶环又是一个缺电子的芳环,与苯环相比,在与受体的π-π相互作用中能起到更好的电子接受体的作用.这两种因素使得丁吡吗啉更容易与受体结合,因而活性更高.     

对位环芳烃及其衍生物分子轨道的通过空间和通过键相互作用研究

应用改进的重叠模型多重散射Ｘα自洽场方法对对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道通过空间和通过键的相互作用进行了研究，讨论分子轨道相互作用对分子轨道能级顺序的影响以及不同的连接桥对分子轨道相互作用的影响，进一步应用过渡态理论方法计算对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道电离能，计算结果与实验结果符合较好。     

对位环芳烃及其衍生物分子轨道的通过空间和通过键相互…

应用改进的重叠模型多重散射Ｘａ自洽场方法对对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道通过空间和通过键的相互作用进行了研究，讨论分子轨道相互作用对分子轨道能级顺序的影响以及不同的连接桥对分子轨道相互作用的影响，进一步应用过渡态理论方法计算对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道电离能，计算结果与实验结果符合较好。     

环芳类化合物紫外光电子能谱的Xα理论研究

本文应用重叠模型多重散射X~α自洽 场方法分析对位环芳([2.2]Paracyclophane)及其氟代化合物(1, 1, 2, 2, 9, 9, 10,10-Octafluoro[2.2]Paracyclophane)和1, 5-Cyclooctadiyne分子的前线分子轨道的相互作用, Through-Space和Through-Bond相互作用对分子能级的影响。考察分子中苯环发生弯曲对分子轨道相互作用的影响, 进一步从过渡态方法计算分子轨道的电离能, 计算结果和实验符合较好, 同时还反映了氟取代后所产生的全氟效应。     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅱ.铵离子-二苯复合物体系的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G*方法对铵离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量最低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子-苯复合物及典型氢键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230em-1附近,振动方式为铵平行于苯环平面来回振动.     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 2: 铵离子－二苯复 合物体系的密度泛函 研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结.复全物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子－苯复合物及典型键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230cm^-^1附近,振动方式为铵平行于苯平面来回振动。     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 2: 铵离子－二苯复 合物体系的密度泛函 研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结.复全物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明，铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子－苯复合物及典型键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230cm^-^1附近,振动方式为铵平行于苯平面来回振动。     

双β-二酮配体配位性的理论研究

基于自洽反应场(SCRF)中的极化连续介质模型(PCM), 采用密度泛函理论B3LYP/6-31G**计算了以二硫醚和芳环为桥基的两类双β-二酮配体的空间构型和电子结构, 结合其配合物晶体结构数据, 研究配体分子电子结构与配位性的关联性. 结果表明, 配体分子的几何构型、前线轨道、偶极矩和电荷布居, 与配合物构型、活性配位原子和配位形式(单核或多核、分子内或分子间)之间的关联性与一致性十分有意义. 配体的理论计算研究可以在一定层次上为配合物几何结构特征和配位特性提供合理的分析与预测.     

TiC、TiC1-x、(Ti1-xNbx)C电子结构的计算

采用离散变分x_α法（DV-X_α法）对TiC理想晶体、空位和掺杂缺陷结构中的电子结构进行了计算．通过选取分子簇模型,模拟了理想晶体、空位和掺杂缺陷情况．采用多重散射离散变分X_α法,通过自治迭代来求解局域密度泛函方程,得到了各个分子簇模型的电子结构．分析计算结果发现,在理想TiC结构的态密度图中,费米能级位于两峰之间．但在费米能级处的电子态密度不为零,这提供了TiC导电性的来源．在空位模型中,发现电子态密度在费米能级处有较大的值,说明空位的存在有利于提高TiC的导电能力．对于Nb掺杂后的电子结构,在费米能级处存在一个电子态密度峰,因而也有利于提高其导电性．在计算的过程中考虑到了分子簇模型边界条件带来的电行转移效应对电子结构的影响,通过提供适当的环境势,得到了较精确的计算结果．与已有的计算结果进行了对比,有较好的一致性．     

分子内孤对(n)轨道间相互作用的又一例证——某些杂氮环已烷系列化合物的气相HeIα紫外光电子能谱(UPS)研究

Ione pair orbital and their interaction in some nitrogen heterocyclic compound series have been interpreted in terms of through-space and through-bond mechanisms through the study of their gas phase ultraviolet photoelectron spectrocopy. The HAM/3 molecular orbital calculations on each molecule of the studied series were also carried out. The order of experimental vertical ionization potentials of the molecules can be not only predicated, but the spacing of through-space and through-bond interactions splitting of the studied compounds are consistent with the results of HAM/3 calculations.     

Probing weak molecular orbital interactions in non-conjugated diene molecules by means of near-edge X-ray absorption spectroscopy

Carbon and oxygen near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectra of 1,4-cyclohexadiene, p-benzoquinone, norbornadiene, norbornadienone, and cis-cis-[4,4,2]propella-3,8-diene-11,12-dione were calculated by means of Hartree-Fock and hybrid density functional theory using the static-exchange (STEX) approximation. The NEXAFS spectra are used as a probe to identify weak molecular interactions between the two non-conjugated ethylenic pi* orbitals present in these molecules. We show that the X-ray absorption spectrum of 1,4-cyclohexadiene exhibits some particular spectral structures in the discrete energy region that evidence diene through-bond orbital interaction, whereas absorption peaks are identified in the norbornadiene and norbornadienone spectra that indicate effective through-space orbital interactions. The molecular structure of the cis-cis-[4,4,2]propella-3,8-diene-11,12-dione isomer is such that the indirect through-bond or through-space diene orbital interactions are too weak to be assigned by its C1s NEXAFS spectrum.     

Changes in electronic couplings of mixed-valence systems due to through-space intramolecular interactions

The strength of the electronic interactions between the two redox moieties in fullerene-substituted mixed-valence bis(ferrocenylethynyl)ethene derivatives is modulated by the through-space intramolecular electronic interactions of C(60) with the bridging conjugated system.     

Controlling Through-Space and Through-Bond Exchange Pathways in Bis-Cobaltocenes for Molecular Spintronics

Pinching molecules via chemical strain suggests intuitive consequences, such as compression at the pinched site and clothespin-like opening of other parts of the structure. If this opening affects two spin centers, it should result in reduced communication between them. We show that for naphthalene-bridged biscobaltocenes with competing through-space and through-bond pathways, the consequences of pinching are far less intuitive: despite the known dominance of through-space interactions, the bridge plays a much larger role for exchange spin coupling than previously assumed. Based on a combination of chemical synthesis, structural, magnetic, and redox characterization, and a newly developed theoretical pathway analysis, we can suggest a comprehensive explanation for this non-intuitive behavior. These results are of interest for molecular spintronics, as naphthalene-linked cobaltocenes can form wires on surfaces for potential spin-only information transfer.     

C2近邻环境对金属碳化物电子结构的影响

对一系列金属碳化物簇进行了ＤＶ－Ｘａ分子轨道计算,探讨了Ｃ２配位环境对电子结构的影响,计算结果表明,在Ｌａ６Ｃ＾１５＋２簇中,Ｌａ的５ｄ和Ｃ的２ｐ带分开,键基本上是离子性,当Ｌａ原子被Ｎｉ取代形成Ｌａ４Ｎｉ４Ｃ＾１６＋２簇之后,Ｎｉ的３ｄ和Ｃ的２Ｐ带几乎完全重叠,表明了强的Ｎｉ－Ｃ共价作用,此外,在Ｓｃ５Ｎｉ４Ｃ＾１６＋２簇中,除Ｎｉ－Ｃ和Ｃ－Ｃ共价作用外,还存在着强的金属－金属键。     

CO和NO在CuO及Cu2O(110)表面吸附选择规律研究

采用离散变分Xα方法分别计算了CO和NO以C（或N）端顶位吸附在CuO（110）及Cu2O（110）表面上的基态势能曲线,结果表明：CO在Cu2O表面上的吸附强,而在CuO表面上的吸附弱;NO则在CuO表面上吸附强,在Cu2O表面上吸附弱．它们的吸附能的大小顺序为：CuO－NO＞Cu2O－CO＞Cu2O－NO＞CuO－CO．对于CuO－NO（或CO）吸附体系,主要是Cu的3d轨道与吸附分子的2π轨道间的相互作用;对于Cu2O－CO（或NO）吸附体系,则主要是吸附质分子的5σ及2π分子轨道与其顶位Cu1的4s及4p轨道和侧位Cu2的3d轨道相互作用．本文通过吸附势能曲线、态密度分析、成键分析及电荷转移量和方向等方面对实验现象做了合理的解释．     

Through-bond vs through-space interactions : The stabilization of carbonium ions

The solvolysis technique is suggested as an investigational tool for the possible opposing effects of through-bond and through-space orbital interactions. Existing data indicate, however, that such effects are negligible. A rationalization of the results is presented.