On the Importance of CP-corrected Gradient Optimization in the Study of Hydrogen Bonded Systems

Geometries, harmonic vibrational frequencies and interaction energies of the water-hydrogen sulfide dimer, hydrogen fluoride dimer and glycine zwitterion-water dimer were determined by the counterpoise-corrected (CP-corrected) gradient optimization that explicitly corrects for the basis set superpusition error (BSSE) and CP-uncorrected (normal) gradient opfimization respectively at the B3LYP and MP2 levels of theory, employing the popular Pople‘s standard 6-31G(d), 6-31G(d,p) and 6-311 G(d,p) basis sets in order to assess the importance of CP-corrected gradient optimiTation in the study of hydrogen bonded systems. The normal optimization of these three H-bonded systems obtained using these popular basis sets all yielded erratic results, whereas use of CP-corrected gradient optimization led to consistent results with those from larger basis sets. So this CP receipt becomes useful and necessary to correctly describe large systems, where the use of small basis sets may be necessary.     

CuI/BtH催化苯硫酚与对甲氧基溴苯C–S偶联合成(4-甲氧基)(苯基)硫醚反应机理理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对CuI/BtH催化苯硫酚与对甲氧基溴苯C–S偶联合成(4-甲氧基)(苯基)硫醚反应机理进行了理论研究.在6-31+G(d)基组水平上,全参数优化了气相条件和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂化条件下反应机理中所有反应物、过渡态、中间体和产物构型,对优化后各化合物的构型在B3LYP/6-311++G(d,p)基组下进行了单点能计算和零点能矫正,通过能量和振动频率分析以及内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体和过渡态的合理性.并且在优化计算相同基组水平上,应用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子(AIM)理论分析了复合物的成键特征和轨道间相互作用.在CuI单独催化此反应的机理中,计算得到一条反应路径,控制步骤所需活化能是180.49 kJ/mol(sol).而当CuI/BtH共同催化反应时,计算得到两条反应通道IA和IB,其中IA为最优反应通道,控制步骤所需活化能为101.77kJ/mol(sol);IB反应通道控制步骤活化能为143.78 kJ/mol(sol).配体苯并三唑(BtH)加入反应有效地降低了反应控制步骤所需活化能,同时有利于产物和催化剂的分离,这与实验所得结论一致.     

5,6,9,10-四脱氢苯并环辛烯结构和性质的理论研究

在RHF/6-31G^**,MP2/6-31G^**,B3LYP/6-31G^**水平下优化了5,6,9,10-四脱氢苯并环辛烯的平衡几何构型。用B3LYP/6-31G^**方法计算了该化合物的红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱。计算结果与实验结果吻合很好,从而在理论上证实了它的存在。用等键反应分析,自然键轨道方法对它的稳定性和共轭性分别进行了讨论。结果表明5,6,9,10-四脱氢苯并环辛烯分子平面刚性结构,可能稳定存在,但由于苯环共轭性的削弱和较高的张力,使得它易于分解。     

高级量子化学从头计算法研究N2和H2O分子间相互作用

在MP2/6-311++G(3d,3p)电子相关校正水平上,对N₂和H₂O分子间可能存在的氢键复合物进行全自由度能量梯度优化,发现了一个接近于直线的弱氢键总能量极小结构(1),进一步在高级电子相关校正的MP4SDTQ和CCSD(T)水平,用6-311++G(3d,3p)基组加上(3s3p2d1f)键函数,用MP4和CCSD(T)计算的结构1的结合能分别为-5.061kJ/mol和-4.715kJ/mol.     

相对论赝势的从头计算法研究铀酰离子电子结构

用相对论赝势的从头算法研究了铀酰离子的几何构型和电子结构.得到了与实验数据较一致的键长、键角和IR振动频率.铀氧间以U5f与O2p相互作用为主,U6d与O2p间的键合较小;同时,U6p、U7s、U6d和Usd杂化轨道与O2s间也有强的相互作用.不同自旋多重度时对铀酰离子总能量计算结果表明,UO22+的基态为1∑g+的可能性更大.     

特征参量法 2: 可逆反应

根据几类可逆反应通用的微分动力学方程和热动力学变换方程,本文建立了可逆反应的特征参量研究法。应用该法在两个温度下研究了硝基乙烷分别与氨和Tris反应的热动力学, 实验结果验证了可逆反应特征参量法的正确性。     

次氟酸分子的势能函数及其振动光谱的同位素效应的理论研究

用三原子振动激发态的变分计算程序(TRIATOM)精确计算次氟酸分子H¹⁶OF的振动激发态的能级以及次氯酸分子中的H和O分别被D和¹⁸O取代后的H¹⁸OF,D¹⁶)OF和D¹⁸OF的同位素效应,理论计算值与已有的实验结果吻合较好。预测了一些尚未观测到的谱线频率及同位素效应,并确立了一个同位素位移的加和规则。     

Langevin模方法研究溶剂粘度对18-冠醚-6性质的影响

本文在各种溶剂粘度下对18-冠醚-6的两种稳定构象C_i和D_3d进行了Langevin模分析。结果表明,溶剂的粘度对18-冠醚-6的性质,特别是对振动频率分布和键偶极矢量的摇摆角度有较大的影响。同时表明,Langevin模方法是解释溶液中分子运动情况的一种简捷有力的模型。     

用于计算机模拟的ab initio N2-H2O势

用6-31G^*^*基组对N2-H2O体系作了量子化学ab initio计算研究。采用模拟褪火(Simulated anneal)算法将所得的计算结果用于拟合一个适用于计算机模拟的解析势能函数。函数的形式为10-6的Lennard-Jones势加指数项校正。鉴于非极性溶质的排斥能对第一水合层的形成起着重要作用, 在拟合过程中对势能的排斥部分和吸引部分作了等权考虑。     

三原子分子振转激发态成簇现象理论研究

在只考虑弯曲振动与总角动量的耦合,而冻结伸缩振动的模型下,采用Jacobi多项式作为弯曲振动的基函数,用严格的变分法研究了H~2O分子的振转激发态的成簇现象。本文计算了H~2O分子的振转能级和函数,研究了振动激发态下转动高激发态中出现的成簇态。