非血红素铁超氧化物活化丙烯分子多态反应机理的理论研究

采用密度泛函DFT-B3LYP理论对非血红素铁超氧化物活化丙烯分子多态反应机理进行了探讨.研究结果表明氢原子抽取过程遵守单态反应机制,主要在基态高自旋七重态势能面进行,且具有较低活化能（ΔG^≠=65.6 kJ·mol^-1）,非血红素铁超氧化物可以作为有效氧化剂抽取氢原子。单态反应机制可能归因于近来建议的交换-加强反应原则（EER,铁中心具有较大交换稳定作用）。对于O-O键的活化,在CASSCF（10,8）/6-31+G（d）//TZVP水平下,势能面交叉区内,高自旋七重态（S₁）和五重态（Q₀）的自旋-轨道耦合（SOC）常数分别为2.26和2.19 cm^-1。轨道分析表明两条发生翻转自旋轨道具有相同空间组成（π_sub^*）,SOC禁阻,因此通过SOC作用反应体系不可能有效地从七重态（S=3）势能面系间穿越到五重态（S=2）势能面,系间穿越可能发生在反应最后的退出阶段。     

SiH4•••Y(Y=He, Ne, Ar, Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4•••Y(Y=He, Ne, Ar, Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化, 探讨了SiH4…Y(Y=Ar, Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质. 含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性顺序为： SiH4…He ˂ SiH4…Ne ˂ SiH4…Ar ≈SiH4…Kr. 且SiH4与Y（Y=He, Ne）体系之间的相互作用可归属为van der Waals力, 而SiH4与Y(Y=Ar, Kr）之间的相互作用属弱氢键. NBO及电子行为分显示, SiH4…Y（Y= Ar, Kr）氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用. 另外, 对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

5,7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其衍生物的密度泛函理论计算

在B3LYP/6-31G(d)水平上对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其5种衍生物进行了几何构型全优化, 探讨了喹啉不同位H被吸电子基团CN及羟基O被S原子取代对分子电离势(IP)、电子亲和势(EA) 、电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响. 用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子在气相及液相的吸收光谱, 计算结果与实验值基本符合. 取代基对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉锌分子的性质有较大影响. 电子亲和势计算表明, 该类化合物的电子亲和势较大, 都是较好的电子传输材料.     

四种4-N,N-二苯胺基均二苯乙烯类电致发光材料电子结构和光谱性质的理论计算

用从头算HF和密度泛函B3LYP方法对4种4-N,N-二苯胺基均二苯乙烯类化合物4-N,N-二苯胺基均二苯乙烯(a)、2-氯-4'-N,N-二苯胺基均二苯乙烯(b)、2,6-二氯-4'-N,N-二苯胺基均二苯乙烯(c)及2,6-二甲氧基-4'-N,N-二苯胺基均二苯乙烯(d)进行全优化,并用CIS优化a及d分子的激发态结构.用TDDFT方法计算吸收和发射光谱,考查了溶剂对吸收光谱的影响.结果表明,该类化合物在基态与激发态的跃迁,主要是电子云分布从离域到定域的转变.吸收及发射光谱的计算结果与实验值一致,溶剂对四种化合物的吸收光谱影响不大,而对化合物b及c的强度影响较大.     

超分子屏蔽效应对富勒烯自由基C59N·稳定性的影响及其诱导的(C59N)2中键接碳笼C-C键的转移重构

富勒烯自由基通常是在空气中短暂存在或不稳定的短寿命物种,超分子屏蔽是近年来被发展用于稳定富勒烯自由基稳定的一种有效策略.本文将共价桥联碳质π电子共轭双嵌N分子碗作为客体C₅₉N·富勒烯自由基的理想宿主体,通过密度泛函理论计算研究了二者之间的主客体相互作用、热力学、自旋电子密度等性质.结果发现C₅₉N·富勒烯自由基嵌螯在该钳形双分子碗的凹穴内而被屏蔽,从而有效避免单电子结构的暴露和C₅₉N·自由基之间的化学二聚,即显著增强其动力学稳定性和寿命,这种策略对富勒烯自由基在自旋电子学、超分子电子器件或光电转换器件等领域的应用具有潜在指导价值.此外,本研究还发现通过超分子屏蔽策略,理论上可以实现对(C₅₉N)₂二聚体分子中键连两个碳笼的C-C进行重构,这也为富勒烯相关体系中C-C键构建的提供了一种新的思路与途径.     

CH3SH和CH3SLi分子间的锂键和氢键共存型相互作用

在CH₃SLi＋CH₃SH势能面上求得锂键和氢键共存型复合物的两种稳定构型. 频率分析表明, 与单体相比复合物中S(5)—Li(6)键伸缩振动频率发生红移, 而C(8)—H(10)键伸缩振动频率发生蓝移. 经B3LYP/6-311＋＋G**, MP2/6-311＋＋G**及MP2/AUG-CC-PVDZ水平计算的含基组重叠误差(BSSE)校正的复合物?中相互作用能分别为－58.99, －57.87和－62.89 kJ•mol^－1. 采用自然键轨道(NBO)理论, 分析了复合物中单体轨道间的电荷转移, 电子密度重排及其与相关键键长变化的本质等. 采用分子中的原子(AIM)理论分析了复合物中氢键和锂键的电子密度拓扑性质．在极化连续模型(PCM)下, 考察了溶剂化效应. 结果表明, 所考察的水、二甲亚砜、乙醇和乙醚等四种溶剂均使单体间的相互作用能增大, 且溶剂对复合物中的锂键结构及其振动频率具有显著的影响, 而对复合物中的氢键的振动频率影响不大.     

Theoretical Insights into the Substituent Effects on the Fluorescence of Boron Complexes of 2-(Benzothiazol-2-yl)phenols: a Quantum Mechanics Study

The performance of organic fluorescent materials can be improved by chemical substitutions with auxochrome groups such as amino to increase solubility, alter emitting color, or modify film quality. The complex 6,6-difluoro-6-bora-5-oxa-11-thia-6 a-aza-benzo[a]fluorine(BOBTP) and its derivatives, which possess excellent luminescent property at room temperature, were theoretically simulated by density functional theory. The geometries of the ground state and the first excited state of BOBTPs complexes were investigated and their bond parameters were obtained. Further, these bond parameters are compared with each other, and the computational wavelengths of maximum absorption and emission of studied complexes match up with the experimental values. It was found that amino substituent bonding to appropriate positions of BOBTP can reduce the reorganization energy significantly, which is ascribed to electron-donating effect of the amino group. The reorganization energy also plays an important role in the fluorescence quantum yield of all the BOBTPs. In particular, the radiative decay of complexes 3 and 4 is dominant due to the smaller reorganization energies, so their fluorescence quantum yield is almost 1, on the contrary the non-radiative decay and intersystem crossing rate of both the 1 and 2 can not be ignored for the larger reorganization energies, and the corresponding fluorescence quantum yields were calculated when the radiative decay rate(kr) and nonradiative decay rate(k(nr)) were taken into account.     

几种含吡啶环的双醛腙类化合物的结构与光谱性质

采用DFT/B3LYP方法在3-21+G基组下对4种含吡啶环的双醛腙类化合物进行基态(S0)构型优化, 并用单组态相互作用方法(CIS)优化四种化合物分子的激发态(S1)结构, 从理论上探讨了四种化合物的分子轨道能量、电子吸收和发射光谱等性质与结构的关系, 并与实验值进行了对比, 发现理论计算数据能够与实验结果基本一致. 通过对分子中前线轨道能量的计算, 揭示了不同取代基对材料光电活性的影响, 即分子中的共轭体系增大, 吸收光谱波长也随之红移. 根据化合物的吸收和发射光谱的计算数据推测化合物D是这四种化合物中最可选的电子传输材料及光活性材料.     

SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4 …Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

同时基于氢键和卤键的尿素含碘衍生物对卤素阴离子的识别机理

采用密度泛函B3LYP(Becke, three-parameter, Lee-Yang-Parr)量子化学理论方法探讨了同时基于氢键和卤键者两种弱相互作用的尿素无氟含碘衍生物对卤素阴离子（F-,Cl-,Br-和I-）的识别机理, 结果发现尿素衍生物受体分子A以其结构中的两个N-H键和两个C-I与卤素阴离子间形成四齿弱键进行识别. 其中包括2个N-H…X-红移氢键和2个C-I…X-蓝移卤键弱相互作用. 另外, 经BSSE校正后的A…F-, A…Cl-, A…Br-和A…I-分子识别体系中相互作用能ΔECP分别为-48.90, -121.78, -311.42和-96.55 kJ/mol, 从结合强度上来看, 受体A对Br-和Cl-具有较好的识别能力, 而对F-的识别能力相对较弱. 此外, 采用自然键轨道(NBO)理论分析了C…X-（X= F-,Cl-,Br-和I-）识别体系中红移氢键和蓝移卤键的电子行为与性质.