量子化学从头计算法研究C~8~4的分子静电势

取价层双ζ基(7s4p)/[3s2p]从头计算法优化的分子几何构型, 在Hartree-Fock/6-31G水平, 分别计算了Fullerene C~8~4的D~2~d和D~2点群对称性的两种稳定异构体的分子静电势, 获得了过C~8~4对称中心的三个正交平面XY, XZ和YZ上的平面静电势图和径向静电势图, 并与其它Fullerene的静电势做了比较。     

富勒烯(C~6~0, C~7~0)的金属有机化学

综述了1990年以来富勒烯金属有机化学研究的进展,结果表明富勒烯(C~6~0,C~7~0)能与第VIII及IVB、VB、VIB、VIIB族等过渡金属形成各类衍生物,具有潜在的应用前景。     

C~6~0-甲苯衍生物的制备及光谱特性研究

以C~6~0和甲苯为原料,选择适当的催化反应条件,制备了C~6~0-甲苯衍生物。产物经紫外可见光谱和H质子核磁共振谱测定,推测了产物结构和反应机理。对不同反应时间产物光致发光光谱的特性进行研究,并与C~6~0发光光谱比较,室温下观测到峰值位于460nm附近递增的光致发光现象。     

C~6~0, C~7~0的烷基化

本文利用低价稀土化物(S~mI~2或YbI~2)与C~6~0、C~7~0及卤代烃(烯丙基溴、氯苄)的混合溶液反应,制得烯丙基化、苄基化的富勒烯。发现与C~6~0相接的苄基数可以从1到14,验证了Krusic等人的结果。此外,还发现C~6~0可以进行烯丙基化,得到(CH~2=CHCH~2)~nC~6~0(n=1-10),C~7~0可以进行苄基化,C~7~0上至少可以接13个苄基,实验证明这类反应是对富勒烯进行烷基化的一种简便、有效的方法。     

静电势方法研究分子间的电子转移 II: 在光电转移模拟体系中的应用

用从头算和静电势方法研究了光电转换模拟体系C~6H~7N+C~6H~8N^+中的分子间电荷转移。通过计算分子间的静电势分布, 确定了电子在分子间运动所需穿透势垒的特性, 对电子穿透几率及穿透弛时间等参数作了理论预测并研究了外接基团的影响。在分子间距d=0.35nm时, 穿透几率P=2.94x10^-^4, 穿透弛豫时间τ=3.4x10^-^1^0s, 在此情况下, 由模型分子组成的截面积为10x1mm^2的多层分子膜, 在光照条件下可能产生的理论光电流为0.28A。     

异质富勒烯C~5~9Si与C~6~9Si的理论研究

利用MNDO,AM1和PM3半经验量子化学计算方法对硅杂富勒烯C~5~9Si和C~6~9Si进行了系统的理论研究.计算了稳定构型、生成热、前沿轨道能级差、电离势、电子亲和势、绝对电负性和整体硬度.结果表明,硅杂富勒烯的稳定性虽然低于全碳富勒烯,但也具有相当的稳定性.C~5~9Si的稳定性比已经合成的C~5~8X~2(X=B,N)高,C~6~9Si与C~7~0的稳定性差异也很小,因此在适宜条件下文中所讨论的硅杂富勒烯是应该能够合成的.在C~6~9Si各异构体中,取代位置在赤道的异构体具有最低的能量和最大的前沿轨道能级差,也是最稳定的异构体.与全碳勒烯C~6~0和C~7~0相比,C~5~9Si和C~6~9Si具有较小的电离势和电子亲和势,表明硅杂富勒烯容易被氧化,而被还原的难度要些,但是仍容易发生还原反应而生成负离子.因此硅原子的掺杂能够使富勒烯的氧化还原性能得以改善.C~5~9Si和C~6~9Si更容易与亲电试剂反应,而发生亲核反应的活性要相对小一些.硅杂富勒烯C~5~9Si和C~6~9Si的绝对电负性和硬度都小于相对应的全碳富勒烯,对电子的束缚力要相对小一些。     

静电势方法研究分子间的电子转移 II: 在光电转移模拟体系中的应用

用从头算和静电势方法研究了光电转换模拟体系C~6H~7N+C~6H~8N^+中的分子间电荷转移。通过计算分子间的静电势分布, 确定了电子在分子间运动所需穿透势垒的特性, 对电子穿透几率及穿透弛时间等参数作了理论预测并研究了外接基团的影响。在分子间距d=0.35nm时, 穿透几率P=2.94x10^-^4, 穿透弛豫时间τ=3.4x10^-^1^0s, 在此情况下, 由模型分子组成的截面积为10x1mm^2的多层分子膜, 在光照条件下可能产生的理论光电流为0.28A。     

C~6~0与偶氮二异丁腈基自由基反应的ESR研究

C~6~0与偶氮二异丁基腈热分解产生的游离基(CH~3)~2CCN发生加成反应, 产物的红外光谱出现C~6~0和CN, CH的特征振动峰, ESR谱出现一对弱的肩峰, 中间的主峰容易功率饱和, 表明有两类物种存在, 提出了可能的反应机理。     

C~1~2~0O的分子结构和光谱性质的理论研究

用INDO系列方法对双笼氧化物C~1~2~0O进行了理论研究,结果表明:双笼氧化物C~1~2~0O的形成缓解了C~6~0O中环氧三元环的角张力,并形成了呋喃型五元环将两碳笼连接在一起。两碳笼的直接键连使两笼距离较近,有较弱的相互作用,但仍各自表现一定的独立性,C~1~2~0O可发生分解生成新的化合物,C~1~2~0O的电子光谱与母体分子C~6~0相似。     

C~6~0O异构体的研究

本文用臭氧氧化C~6~0的苯溶液,用HPLC分析产物,室温下氧化产物只得到一个C~6~0O异构体组分峰。低温下产物得到两个C~6~0O异构体组分峰。多出的一个峰经实验与理论的研究,表明它很可能是异构体C~6~0O(C~s)。     

C~nSi(n=28,29)各种可能结构的理论研究

利用量子化学从头计算方法研究了C~nSi(n=28,29)各种可能的结构,研究结果表明:C~2~9Si为硅取代碳笼(Fullerens)中一个碳原子而形成的骨0架硅杂碳笼(Fullerenes),而且C~2~9Si最稳定结构是通过硅取代碳笼(C~3~0)最稳定结构中一个碳原子而得到.C~2~9Si比C~3~0有较低的稳定性和较高的化学活性.C~2~8Si有两种类型结构:(I)外接,(Ⅱ)缺位(hole-defect)型,即硅四连接型.计算结果表明,对C~2~8Si,外接硅型化合物更稳定,即(I)为主要成份.而且C~2~8Si最稳定结构是由C~2~8最稳定结构外接硅而形成.计算结果与实验观测一致。     

两种C~6~0双炔衍生物的结构、光谱和二阶非线性光学性质的 理论研究

用INDO/2和INDO/SCI方法,计算了C~6~0C(C=CH)~2基态电子结构和电子光谱,所得结果与实验结果基本一致.在此基础上,设计了C60(C=CH)~2,并用同样方法计算了电子结构和光谱.在正确的电子光谱基础上,用ZINDO-SOS方法计算了2个分子的二阶非线性光学系数β~i~j~k和β~μ,并对其结果进行了分析和讨论.结论是,乙炔基与C~6~0(C=CH)~2有更大的非线性光学系数,是有希望的非线性光学备选材料分子。     

给体-桥-受体型系列C~6~0吡咯/二茂铁的电子结构及 二阶非线性光学性质的理 论研究

用INDO/2和INDO/CI方法,计算了系列给体-桥-受体(D-B-A)型C~6~0吡咯/二茂铁(C~6~0PY/Fc)的结构和电子光谱,计算结果和实验结果一致,在正确的光谱基础上,用INDO/CI-SOS公式计算了该系列分子的二阶非线性光学系数β~i~j~k,β~μ。考察了分子电子结构对β~μ影响的微观本质。     

C~6~0SiH~2的结构和电子光谱的量子化学研究

用INDO系列方法研究了C~6~0SiH~2的两种结构: 一是SiH~2加在两个六元环之间的键上形成C~2~v构型; 另一是SiH~2加在一个五元环和一个六元环之间的键上形成C~s构型。从总能量和LUMO-HOMO能级差看, C~6~0SiH~2的稳定结构应是C~2~v构型, 其中桥C(15)-C(30)的键长为0.1508nm, 键序为0.9369, 说明不开环, 形成类环丙烷结构。文中计算了两种构型的电子吸收光谱和NMR谱, 此类计算是基于对C~6~0SiH~2的等电子体C~6~0O和C~6~0CH~2的研究之上, 且后两者的研究结果与实验相一致。     

C~6~0与二氯卡宾环加成反应机理的理论研究

用半经验AM1方法研究了C~6~0与单态二氯卡宾环加成反应的反应机理。采用Berny梯度法优化得到反应的过渡态,并进行了振动分析确认。计算结果表明：二氯卡宾在C~6~0的6-6或6-5键上的加成反应均分两步进行,第一步反应物经(类)过渡态Ⅰ生成中间配合物,第二步由中间配合物经过渡态Ⅱ变为产物。6-6加成反应的活化势垒较6-5加成反应的低121kJ·mol^-^1,从反应机理和动力学角度解释了6-6加成优于6-5加成的原因。     

二维晶格模型研究皂荚素二元体系形成混合胶束的分子交换能

利用二维晶格模型和相分离模型，由正规溶液理论首先推导出了二元表面活性剂形成混合胶束的分子交换能(ε~m)与混合胶束中组分A的超额化学位(μ^E~m~,~A)的关系式：μ^E~m~,~A=ε~m~gN~0(1-x~A)^2。然后导出ε~m与混合胶束中表面活性剂分子间的相互作用参数(β~m)的关系：ε~m=gRTβ~m/N~0。用该结论对皂荚素(GS)与十二烷基磺酸钠(C~1~2H~2~5SO~3Na)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠[C~1~2H~2~5(OC~2H~4)~3SO~4Na]、全氟辛酸钠(C~7F~1~5CO~2Na)、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯(9)醚[C~1~2H~2~5(EO)~9OH]、辛基酚聚氧乙烯(10)醚[C~8H~1~7Ph(EO)~1~0OH]及十六烷基三甲基溴化铵(C~1~6H~3~3NMe~3Br)等表面活性剂混合体系的研究和计算表明：含皂荚素的二元表面活性剂形成的混合胶束，ε~m均为负值，表面活性剂分子间具有较强的协同效应。     

烃基膦酸单十六烷基酯的结构与其萃取镱(III)、镥(III)性能的 关系

探讨了一类具有高位阻特征的烃基膦酸单十六烷基酯萃取剂R^1(R^2O)P(O)OH从氯化物介质中萃取Yb(III)和Lu(III)的结构与性能关系。其中,R^1分别为CH~3,C~2H~5,i-C~3H~7,cyclo-C~6H~1~1和C~6H~5,R^2为C~4H~9CH(C~2H~5)C~2H~4CH(C~6H~1~3)或C~6H~1~3CH(CH~3)CH~2CH(C~6H~1~3)。结果表明,这类萃取剂对于Yb,Lu的萃取和分离能力随着其分子中取代基空间位阻的增大而降低。