8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和abinitioHF单激发组态相互作用(CIS)法分别优化了有机金属配合物8-羟基喹啉铍(BeQ2)及其3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算分子的电子光谱,揭示了BeQ2及其衍生物的发光源于配体中π→π*电子跃迁,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布,调整发光波段,并有效提高电荷转移量.     

基于香豆素N2O2配体构筑的单核铜(Ⅱ)和三核钴(Ⅱ)配合物:合成、结构及荧光性质

合成了2个通过不同的Salamo型香豆素类配体H2L1和H2L2构筑的配合物,[Cu(L1)(H2O)](1)和[Co3(L2)2(μ2-OAc)2(Me OH)2]·3CH2Cl2(2),并通过元素分析、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱以及X射线单晶衍射法对其进行了表征。配合物1中配位的铜(Ⅱ)离子的空间构型是扭曲的四方锥,并且配合物1通过分子间的氢键作用形成了二聚体。配合物2中所有配位的钴(Ⅱ)离子的配位数均为六,并且3个钴(Ⅱ)离子的配位空间构型均为扭曲的八面体。同时,配合物2通过分子间的氢键作用形成了一维的超分子链状结构。此外,还分别对配体H2L1和H2L2的荧光性质进行了研究,并且通过荧光滴定实验进一步验证了配合物1和2的晶体结构。     

ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O的合成与表征

分别利用微乳液水热法和酸蒸气水热法合成了杂多蓝化合物ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O.XRD测定结果表明,该化合物与ZrMo2O7(OH)2·2H2O具有相同晶体结构类型.使用Rietveld方法对产物进行了结构精修,并计算出了键参数和键价.运用EPR技术测定了该化合物中W的价态,并利用XPS能谱测定了W/W的比例.利用价键和规则,指出ZrW1.7ⅥW0.3ⅤO7H0.3(OH)2·2H2O中的W—O3—H0.15存在羟基化现象,并对杂多蓝化合物的红外吸收光谱进行了指认.     

［60］富勒烯硫桥键联1,3-二硫杂环戊烯基-2-硫酮衍生物的理论研究及合成和表征

摘要为了获得具有长寿命电荷分离态的［60］富勒烯-富硫衍生物有机功能分子, 我们设计了用单键硫桥键联［60］富勒烯和硫酮衍生物的分子7和8, 用半经验AM1方法得出最低能量的几何结构, 在此基础上用密度泛函(DFT) B3LYP/3-21G方法,对其进行计算, 得出电子相关的优化参数, 预测其稳定性. 发现用硫桥链接后, 硫酮部分和C60部分之间的距离比文献报道的无硫桥链接的C60衍生物要短, 且能隙变小, 使得在光激发下形成激发态较容易. 同时用硫酮烯砜6与C60发生Diels-Alder环加成反应, 合成了这两个新化合物, 用TOF-MS， 1H NMR， 13C NMR, IR， UV-Vis和荧光光谱等进行了结构表征.     

AlmN2和AlmN2＋ (m＝1～8)团簇结构与稳定性的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对Al_mN₂和Al_mN₂^＋ (m＝1～8)团簇的几何构型、电子结构、振动频率和分子轨道进行了理论研究. 结果表明, Al_mN₂类团簇的基态结构有两种基本构型, 一种是以N—N键为核心周围与Al原子相配位形成的, 一种是由两个Al_nN (n≤m/2)分子碎片通过共用Al原子或Al—Al键相互结合形成的. 对Al_nN分子碎片相互结合形成结构的绝热电离能讨论得到, m为偶数的团簇比m为奇数的稳定.     

(NH4)2(15-crown-5)3[Cu(mnt)2]及(NH4)2(benze-15-crown-5)4[Cu(mnt)2] ∙0.5H2O配合物单晶的结构和电子顺磁共振

用X射线衍射法测定了配合物(NH₄)₂(15-crown-5)₃[Cu(mnt)₂](1)及(NH₄)₂(benze-15-crown-5)₄[Cu(mnt)₂] ∙0.5H₂O(2)的晶体结构, 两种配合物单晶分别由不同结构的冠醚超分子阳离子与[Cu(mnt)₂]^2-阴离子组成, 配合物1呈三层夹心(triple-decker)双阳离子结构, 配合物2的阳离子为三明治二聚物结构. 两种配合物在X波段、室温下作了单晶电子顺磁共振(EPR)研究, 配合物1没有检测到超精细结构, 配合物2的EPR谱显示出Cu磁性核引起的超精细结构. 用适于求非同轴的g和A张量的最小二乘法拟合技术严格计算了g张量和A张量的主值及其主轴的方向余弦, 并计算了配合物2的Cu(Ⅱ)上的电子自旋密度分布, 结果与用密度泛函理论(DFT)计算的值吻合.     

Criegee自由基CH2O2与H2O反应机理及动力学的理论研究

在6-311＋G(2d,2p)水平下, 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 研究了Criegee 自由基CH₂O₂与H₂O的反应. 结果表明反应存在三个通道: CH₂O₂＋H₂O®HOCH₂OOH (R1); CH₂O₂＋H₂O®HCO＋OH＋H₂O (R2); CH₂O₂＋H₂O®HCHO＋H₂O₂ (R3), 各通道的势垒高度分别为43.35, 85.30和125.85 kJ/mol. 298 K下主反应通道(R1)的经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)的速率常数k^TST与k^CVT均为2.47×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1, 而经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT为 5.22×10^－17 cm³•molecule^－1•s^－1. 另外, 还给出了200～2000 K 温度范围内拟合得到的速率常数随温度变化的三参数Arrhenius方程.     

Li2O-Na2O-B2O3-SiO2烧结助剂对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用传统固相反应工艺,按化学计量比合成BaO-Al_2O3-SiO_2(BAS)-x%(w/w) Li_2O-Na_2O-B_2O3-SiO_2(LNBS)(x=0,1,2,3,4)陶瓷。研究不同LNBS烧结助剂添加量对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响。通过Clausius-Mossotti公式计算讨论了BAS理论与实验介电常数(εr)的差异。研究结果表明:LNBS烧结助剂中Li+进入钡长石Al3+位或单四元环(S4R)间隙,并产生了O_2-空位或Ba2+空位,从而促进BAS六方相向单斜相的转变。添加适量的LNBS烧结助剂后,BAS陶瓷的烧结温度从1 400℃降低到1 325℃,同时BAS陶瓷样品密度、品质因数(Qf)值以及频率温度系数(τf)得到改善。当x=1,烧结温度为1 325℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:Qf=35 199 GHz,εr=6.37,τf=-1.613×10-5℃-1。     

β-K4H3[SiW9O37(CpTi)3]·11H2O环戊二烯钛多酸衍生物与DNA作用研究

某些过渡金属配合物具有特异性催化DNA和RNA断裂的功能, 因而研究过渡金属配合物对DNA和RNA的断链反应对新型抗肿瘤、抗艾滋病化学药物的定向设计及其基因治疗和分子生物学中DNA和RNA的高度专一性定点断裂、 DNA定位诱变和构象识别具有重要意义和应用前景[1,2]. 我们对二茂钛多酸有机金属衍生物合成及抗肿瘤活性研究表明, 环戊二烯钛多氧金属酸盐衍生物具有很高的抗肿瘤活性和较好的水溶性及稳定性, 有潜在的抗肿瘤药用价值[3].     

两种3D微孔Zn-MOF对水溶液中Fe3+、Cr2O72-和丙酮分子的荧光传感

通过溶剂热法合成了2种三维微孔锌金属有机框架材料,其分子式为[Zn₃(DBA)(OH)(1,10-phen)₂]_n(1)和{[Zn₂(HDBA)(4,4''-bipy)_1.5]·H₂O}_n(2)(H₅DBA=3,5-二(2'',4''-对羧基苯基)苯甲酸;1,10-phen=1,10-菲咯啉;4,4''-bipy=4,4''-联吡啶)。结构分析表明,配合物1为三核锌基金属单元的三维微孔骨架,配合物2为双核锌基的微孔结构。与2相比,配合物1在水中具有较强的发光性能,可作为检测Fe³⁺、Cr₂O₇^2-和丙酮分子的发光传感器,具有较高的选择性和灵敏度。     

Theoretical studies of molecular structure and vibrational spectra of 2-amino-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole

The molecular geometry and vibrational frequencies of 2-amino-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole (C8H7N3S) in the ground state has been calculated using the Hartree-Fock and density functional method (B3LYP) with 6-31G(d) basis set. The optimized geometric bond lengths and bond angles obtained by using HF and DFT (B3LYP) show the best agreement with the experimental data. Comparison of the observed fundamental vibrational frequencies of 2-amino-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole (C8H7N3S) and calculated results by density functional B3LYP and Hartree-Fock methods indicate that B3LYP is superior to the scaled Hartree-Fock approach for molecular vibrational problems.     

A theoretical study on 1-(thiophen-2-yl-methyl)-2-(thiophen-2-yl)-1H-benzimidazole

The molecular geometry and vibrational frequencies of 1-(thiophen-2-yl-methyl)-2-(thiophen-2-yl)-1H-benzimidazole (C(16)H(12)N(2)S(2)) in the ground state has been calculated using the Hartree-Fock (HF) and density functional method (B3LYP) with 6-31G(d) basis set. The optimized geometric bond lengths and bond angles obtained by using HF and DFT (B3LYP) show the best agreement with the experimental data. Comparison of the observed fundamental vibrational frequencies of 1-(thiophen-2-yl-methyl)-2-(thiophen-2-yl)-1H-benzimidazole (C(16)H(12)N(2)S(2)) and calculated results by density functional B3LYP and Hartree-Fock methods indicate that B3LYP is superior to the scaled Hartree-Fock approach for molecular vibrational problems.     

The molecular structure and vibrational spectra of 1-amino-5-benzoyl-4-phenylpyrimidin-2(1H) by Hartree-Fock and density functional methods

The molecular structure and vibrational spectra of 1-amino-5-benzoyl-4-phenylpyrimidin-2(1H) (C(17)H(13)N(3)O(2)) have been investigated by Hartree-Fock and density functional method using standard B3LYP with 6-31G(d) basis set. The calculated results of the geometric bond lengths and bond angles obtained by using HF and DFT (B3LYP) are in very good agreement with the experimental values. Comparison of the observed fundamental vibrational frequencies of 1-amino-5-benzoyl-4-phenylpyrimidin-2(1H) (C(17)H(13)N(3)O(2)) and calculated results by density functional B3LYP and Hartree-Fock methods indicate that B3LYP is superior to the scaled Hartree-Fock approach for molecular vibrational problems.     

8-巯基喹啉阴离子的锌配合物及其衍生物的电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

采用从头算(ab initio)和密度泛函理论(DFT B3LYP)方法, 对配合物8-巯基喹啉锌Zn(tq)₂及其5种衍生物基态结构进行优化, 用含时密度泛函理论(TD-DFT/B3LYP)及6-31＋G(d)基组计算吸收光谱; 同时用ab initio HF 单激发组态相互作用(CIS)法在6-31G(d)基组上优化其最低激发单重态几何结构, 用含时密度泛函理论计算发射光谱. 结果表明, 电子在基态与激发态间的跃迁, 主要是在配体8-巯基喹啉(tq)环内的电荷转移, 电子从含S的苯硫酚环转移至含N的吡啶环上; 吸收光谱和发射光谱的计算值与实验值基本符合. 该类配合物都是优良的电子传输材料, 改变金属离子和取代基均可以调控发光材料的光谱波段.     

不饱和类碳烯H_2C=CLiCl的构型及异构化的理论研究

采用量子化学中的DFT理论方法, 在B3LYP/6-311G*水平上全优化得到了不饱和类碳烯H2C=CLiCl的平衡结构。 结果表明, 不饱和类碳烯H2C=CLiCl只有2种平衡结构。 对这2种平衡结构之间相互转化的过渡态进行计算, 同时, 采用统计热力学及过渡态理论, 研究了2种平衡结构之间相互转化的热力学及动力学性质, 进而讨论了2种平衡结构在不同温度下的稳定性问题, 结果表明在所研究的100～600K温度范围内, 只有一种平衡结构能够存在。 在计算得到振动频率及吸收强度的基础上, 模拟了稳定平衡结构的红外光谱图。     

不饱和类卡宾H2C=CLiF的密度泛函研究

采用量子化学中的密度泛函方法,在B3LYP/6 311G水平上全优化得到了不饱和类卡宾H2C=CLiF的平衡构型.结果表明,不饱和类卡宾H2C=CLiF只有2种平衡构型.对这2种平衡构型之间相互转化的过渡态进行计算,求得了转化势垒.根据计算得到的微观性质,采用统计热力学及过渡态理论,研究了2种平衡构型之间相互转化的热力学及动力学性质,进而讨论了2种平衡构型在不同温度下的稳定性问题.     

乙醇-水分子团簇C2H5OH(H2O)n (n=1-9)稳定结构的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法, 在B3LYP/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C₂H₅OH(H₂O)_n (n=1-9))的各种性质进行研究, 如: 优化的几何构型、结构参数、氢键、结合能、平均氢键强度、自然键轨道(NBO)电荷分布、团簇的生长规律等. 结果表明, 从二维(2-D)环状结构到三维(3-D)笼状结构的过渡出现在n=5的乙醇-水分子团簇中. 此外, 利用团簇结合能的二阶差分、形成能、能隙等性质, 发现在n=6时乙醇-水分子团簇的最低能量结构稳定性较好, 可能为幻数结构. 最后, 为了进一步探讨氢键本质, 将C₂H₅OH(H₂O)_n (n=2-9)最低能量结构的各种性质与纯水分子团簇(H₂O)_n (n=3-10)比较, 结果表明前者与后者中的水分子之间氢键相似.     

The molecular structure and vibrational spectra of 3-acetyl-4-[N-(2'-aminopyridinyl)-3-amino]-3-buten-2-one by Hartree-Fock and density functional theory calculations

The molecular structure and vibrational spectra of 3-acetyl-4-[N-(2'-aminopyridinyl)-3-amino]-3-buten-2-one (C(11)H(13)N(3)O(2)) in the ground state have been investigated by Hartree-Fock and density functional method (B3LYP and BLYP) with 6-31G(d) basis set. The optimized geometric bond lengths and bond angles obtained by using HF and DFT show the best agreement with the experimental data. Comparison of the observed fundamental vibrational frequencies of title compound and calculated results by HF and DFT methods indicate that B3LYP is superior to the scaled HF approach for molecular problems.     

A theoretical study on N-phenyl-N'-(2-thienylmethylene)hydrazine

The molecular geometry and vibrational frequencies of N-phenyl-N'-(2-thienylmethylene)hydrazine (C11H10N2S) have been calculated using Hartree-Fock and density functional method (B3LYP) with 6-31G(d) basis set. The optimized geometric bond lengths and angles obtained using HF and DFT (B3LYP) are in agreement with the experimental data. B3LYP method seems to be appropriate than HF method for the calculation of vibrational frequencies and geometrical parameters of the (C11H10N2S) compound.     

The C-H and alpha(C-X) bond dissociation enthalpies of toluene, C6H5-CH2X (X = F, Cl), and their substituted derivatives: a DFT study

The homolytic C-H bond dissociation enthalpies (BDEs) of toluene and its para- and meta-substituted derivatives have been estimated by using the (RO)B3LYP/6-311++G(2df,2p)//(U)B3LYP/6-311G(d,p) procedure. The performance of two other hybrid functionals of DFT, namely, B3PWP91 and O3LYP, has also been evaluated using the same basis sets and molecules. Our computed results are compared with the available experimental values and are found to be in good agreement. The (RO)B3LYP and (RO)O3LYP procedures are found to produce reliable BDEs for the C-H bonds in toluene and the C-X (X = F, Cl) bond in alpha-substituted toluene (C6H5-CH2X) and their substituted derivatives. The substituent effect on the BDE values has been analyzed in terms of the ground-state effect and the radical effect. The effect of polarization of the C-H bond on the substituent effect is also analyzed. The BDE(C-H) and BDE(C-X) values for alpha-substituted (X = F and Cl) toluenes with a set of para substituents are presented for the first time.